DE19508074C1

DE19508074C1 - Energy conversion and storage process for vehicle with IC engine

Info

Publication number: DE19508074C1
Application number: DE1995108074
Authority: DE
Inventors: Andre Marche
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1995-03-08
Filing date: 1995-03-08
Publication date: 1996-10-17
Anticipated expiration: 2015-03-09

Abstract

The energy conversion process involves using the energy imparted to the engine (3) during forward motion of the vehicle with a closed throttle. Air is sucked in via the induction manifold (1) with a throttle valve (2) and compressed. It goes via a switch valve (5) in the exhaust (17) to a compressed air bottle (8). Air to power a turbine (13) is released from the bottle via a slide-type throttle valve (10). The entry to the bottle from the exhaust is closed by a non-return flap (6). After the engine stops, due to the drop in pressure between the engine and the switch valve, a non-return valve (7) seals the compressed air bottle.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Energieumwandlung und Energiespeicherung für ein Kraftfahrzeug mit Verbrennungsmotor, indem die Bewegungsenergie eines ausrollenden Fahrzeuges zur Beschleunigung des Fahrzeuges wieder eingesetzt werden kann.The invention relates to a method and a device for energy conversion and energy storage for a motor vehicle with an internal combustion engine by the Kinetic energy of a rolling vehicle to accelerate the Vehicle can be used again.

Bei herkömmlichen Fahrzeugen wird die Bewegungsenergie durch Reibung in Wärme umgewandelt, welche anschließend an die Umwelt abgegeben wird. Beim Beschleunigen muß wieder Energie zugeführt werden.In conventional vehicles, the kinetic energy is caused by friction in Converted heat, which is then released to the environment. At the Accelerating must be done again.

Bei Energiespeicherung mit Schwungrädern steht hauptsächlich die erforderliche Masse dem modernen Leichtbaubestreben im Wege. Ein weiterer Nachteil ist die komplizierte Kraftübertragung und die Tatsache, daß ein Schwungrad seinen Schwung sehr bald durch Reibung verliert.The main requirement for energy storage with flywheels Dimensions in the way of modern lightweight design efforts. Another disadvantage is that complicated power transmission and the fact that a flywheel is its Loses momentum due to friction.

Bei Speichersystemen mit Federn besteht der größte Nachteil darin, daß das Material durch die enorme Beanspruchung recht bald ermüdet und das System funktionsunfähig wird. Desweiteren ist auch hier die Kraftübertragung und Rückübertragung recht kompliziert.The greatest disadvantage of spring storage systems is that Material tired very soon due to the enormous stress and the system becomes inoperable. Furthermore, the power transmission and Retransmission quite complicated.

Nach der Druckschrift DE 32 04 296 A1 ist eine automatische Kraftübertragung, insbesondere für Kraftfahrzeuge bekannt, nach der die Energie beim Abbremsen durch Aufladen eines hydrostatischen Speichers gespeichert wird, der die Energie beim Anfahren auf den Motor überträgt. Die Nachteile der Lösung sind in der sehr komplizierten technischen Lösung und im hohen Energieverbrauch gegeben. Während der Fahrt wird Energie vom Verbrennungsmotor benötigt, um einen Energiespeicher wieder aufzuladen.According to the document DE 32 04 296 A1 is an automatic Power transmission, especially known for motor vehicles, according to which Energy when braking by charging a hydrostatic accumulator is stored, which transfers the energy to the engine when starting. The disadvantages of the solution are in the very complicated technical solution and given in high energy consumption. During the journey there is energy needed by the internal combustion engine to restore an energy store charge.

Mit der Lösung nach der Druckschrift DE-PS 1 75 972 ist eine Antriebsvorrichtung für Motorfahrzeuge bekannt, nach der ein zusätzlicher Motor eingesetzt wird, damit komprimiertes abgebranntes Gas wieder über diesem Motor, der den Verbrennungsmotor wiederum antreibt, genutzt wird. Der Nachteil dieser Lösung besteht darin, daß hier ein zusätzlicher Energieverbrauch auftritt, daß diese Antriebsart nicht bei der elektronischen Motorsteuerung eingesetzt werden kann. Desweiteren besteht eine hohe Explosionsgefahr.With the solution according to the publication DE-PS 1 75 972 is one Drive device for motor vehicles known, according to which an additional Engine is used so that compressed burned gas over again this engine, which in turn drives the internal combustion engine, is used. The disadvantage of this solution is that there is an additional one Energy consumption occurs that this type of drive is not electronic Motor control can be used. Furthermore, there is a high one Risk of explosion.

In der Druckschrift DE 80 16 001 U1 ist ein Freilauf für Kraftfahrzeuge dargestellt. Während der Fahrt wird ein Kompressor angetrieben, der die Luft komprimiert, die bei der Wiederanfahrt ausströmend über eine Art Turbinenschaufel den Motor in Bewegung setzt. Der Nachteil dieser Lösung ist, daß der technische Aufwand sehr groß ist, daß hohe Reibverluste entstehen und zusätzlich Energie benötigt wird. Zur Absicherung einer elektronischen Steuerung ist ein weiterer hoher Aufwand notwendig.In the document DE 80 16 001 U1 there is a freewheel for motor vehicles shown. During the journey, a compressor is driven which Air compresses that escapes when you return to a kind Turbine blade sets the engine in motion. The disadvantage of this solution is that the technical effort is very great, that high friction losses arise and additional energy is required. To secure a electronic control, another high effort is necessary.

Die Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Energieumwandlung und Energiespeicherung für ein Kraftfahrzeug mit Verbrennungsmotor zu entwickeln, die die Nachteile des Standes der Technik beseitigt und die die Bewegungsenergie eines ausrollenden Fahrzeuges in der Weise umwandelt, daß sie einer Langzeitspeicherung ausgesetzt werden kann und bei der Beschleunigung des Fahrzeuges oder zum Starten des Fahrzeuges dosierbar eingesetzt werden kann.The object of the invention is to provide a method and an apparatus for Energy conversion and energy storage for a motor vehicle with To develop an internal combustion engine that has the disadvantages of the prior art eliminated and the kinetic energy of a rolling vehicle in the Way that it can be exposed to long-term storage and dosed when accelerating the vehicle or starting the vehicle can be used.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe der Erfindung durch die im Patentanspruch 1 und 3 angegebenen Merkmale gelöst. Bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus dem Unteranspruch.According to the invention, the object of the invention is that of claims 1 and 3 specified features solved. Preferred developments of the invention result from the subclaim.

Die Vorteile der Erfindung bestehen darin, daß beim Anfahren und beim Beschleunigen der Fahrzeuge mit Verbrennungsmotoren, vorzugsweise im Stadtverkehr, auf bergigen und kurvenreichen Strecken Kraftstoff gespart, der Schadstoffausstoß und die Lärmbelästigung reduziert wird. Desweiteren wird die Kupplung beim Beschleunigen, insbesondere beim Anfahren und Rangieren des Fahrzeuges entlastet, der Motor erfährt eine höhere Bremskraft, wobei die Bremsen geschont werden. Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist in jedes Fahrzeug mit Verbrennungsmotor mit geregelter Kraftstoffzufuhr einsetzbar und ist mit wenigen technischen und finanziellen Aufwendungen realisierbar. Die umgewandelte Bewegungsenergie ist über eine längere Zeit durch diese Vorrichtung speicherbar und je nach Bedarf dosierfähig und abrufbar, auch zum Starten des kalten Motors.The advantages of the invention are that when starting and when Accelerate vehicles with internal combustion engines, preferably in City traffic, fuel saved on mountainous and winding roads Pollutant emissions and noise pollution is reduced. Furthermore, the Clutch when accelerating, especially when starting and maneuvering the Relieved vehicle, the engine experiences a higher braking force, the Brakes are spared. The device according to the invention is in each Vehicle with internal combustion engine with regulated fuel supply can be used and can be realized with few technical and financial expenses. The converted kinetic energy is through this for a long time Device can be stored and dispensed and called up as required, also for Starting the cold engine.

Aufgrund dessen, daß die Druckluft während der Beschleunigungsphase des Fahrzeuges ausströmt und das System somit drucklos wird, ist bei einer Kollision des Fahrzeuges keine Explosionsgefahr gegeben. Die Vorrichtung ist so konstruiert, daß ein Einströmen des Kraftstoff-Luft-Gemisches in den Speicher verhindert wird und somit die Verpuffungs- oder Explosionsgefahr ausscheidet. Weiterhin wirkt die Vorrichtung lärm- und umweltbelastungsmindernd.Due to the fact that the compressed air during the acceleration phase of the Vehicle escapes and the system is therefore depressurized, is in a collision there is no danger of explosion of the vehicle. The device is like this constructed that an inflow of the fuel-air mixture into the memory is prevented and thus eliminates the risk of deflagration or explosion. Furthermore, the device reduces noise and environmental pollution.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachstehendAn embodiment of the invention is shown below

- By Fig. 1, as a device for converting kinetic energy into pneumatic energy and its storage and
- Represented by Fig. 2, as a device for converting the stored pneumatic energy into kinetic energy.

Die in Fig. 1 und Fig. 2 dargestellten Vorrichtungen sind dadurch charakterisiert, daß ein Saugrohr 1 mit einer Drosselklappe 2 einem Motor 3 zugeordnet ist, der mittels eines Auspuffkrümmers 4 und eines Weichenventils 5, das aus einer Klappe 6 und aus einem Rückschlagventil 7 besteht, mit einem Druckluftbehälter 8 und der Druckluftbehälter 8 über ein Drosselventil 9 mit integriertem Dosierungsschieber 10 mit einem Schaltgetriebe 11 in Wirkverbindung steht, indem einer Getriebeeingangswelle 12 des Schaltgetriebes 11 ein Flügelrad 13 zugeordnet ist und am Schaltgetriebe 11 ein Verbindungsstück 14 und ein Geräuschdämpfer 15 mit einem Filter 16 angebracht ist.The devices shown in Fig. 1 and Fig. 2 are characterized in that an intake manifold 1 with a throttle valve 2 is assigned to a motor 3 , which by means of an exhaust manifold 4 and a switch valve 5 , which consists of a flap 6 and a check valve 7 , with a compressed air reservoir 8 and the compressed air reservoir 8 is connected via a throttle valve 9 with an integrated dosing slider 10 with a gearbox 11 operatively connected by a transmission input shaft of the transmission 11, an impeller 13 is assigned 12 and the gearbox 11 a connecting piece 14 and a silencer 15 having a Filter 16 is attached.

Die Funktion dieser Vorrichtung ist im ersten Verfahrensschritt durch die Umwandlung der Bewegungsenergie in pneumatische Energie mit Speicherung dieser gekennzeichnet, indem z. B. durch die Bewegung eines ausrollenden Kraftfahrzeuges der Verbrennungsmotor vom Fahrzeug angetrieben wird, der das Fahrzeug abbremst.The function of this device is in the first step of the process Conversion of kinetic energy into pneumatic energy with storage this characterized by z. B. by the movement of a rolling Motor vehicle the internal combustion engine is driven by the vehicle that the Brakes the vehicle.

Um nun diese vorhandene Bewegungsenergie in speicherbare pneumatische Energie umzuwandeln, wird durch den Motor 3 dem Druckluftbehälter 8 komprimierte Luft in der Weise zugeführt, indem das betätigte Gaspedal oder der betätigte Gasgriff eines Fahrzeuges, dem ein Druckschalter zugeordnet ist, eine Entlastung gegen Null erfährt, wobei das Motormanagement erkennt, daß die Kraftstoffzufuhr unterbrochen werden muß. In diesem Moment beginnt eine Verzögerungspause von wenigen Sekunden (z. B. Gangwechsel).In order to convert this existing kinetic energy into storable pneumatic energy, compressed air is supplied to the compressed air tank 8 by the motor 3 in such a way that the accelerator pedal or the accelerator handle of a vehicle to which a pressure switch is assigned is relieved to zero, whereby the engine management recognizes that the fuel supply must be interrupted. At this moment there is a delay of a few seconds (e.g. changing gear).

Nach dieser Pause und noch entlastetem Gas (Gaspedal, Gasgriff) wird die Drosselklappe 2 voll geöffnet, bei gleichzeitiger Aktivierung des Weichenventils 5, indem der Auspuff 17 mittels der Klappe 6 verschlossen wird und der Zugang zum Druckbehälter 8 durch den Druck der hindurchtretenden Luft über das Öffnen des Rückschlagventils 7 gegeben ist, wobei der Dosierungsschieber 10 das Drosselventil 9 abdichtet. Die zwischen Motor 3 und bis in den Druckbehälter 8 anliegende komprimierte Luft wird bei stehendem Motor 3 durch das Schließen des Rückschlagventils 7 und durch den geschlossenen Dosierungsschieber 10 im Druckbehälter 8 gehalten.After this pause and still relieved of gas (accelerator pedal, throttle grip), the throttle valve 2 is fully opened, with simultaneous activation of the switch valve 5 , by closing the exhaust 17 by means of the valve 6 and access to the pressure vessel 8 by the pressure of the air passing through it The check valve 7 is opened, the metering slide 10 sealing the throttle valve 9 . The voltage applied between the motor 3 and into the pressure vessel 8 compressed air is maintained by the closing of the check valve 7 and through the closed dosing slider 10 in the pressure vessel 8 with the engine stopped. 3

Im zweiten Verfahrensschritt wird die Umwandlung der im Druckbehälter 8 anliegenden pneumatischen Energie in Bewegungsenergie abgesichert, indem das Gaspedal betätigt wird, wobei parallel mit der Zufuhr des Kraftstoffes in den Motor 3 über den Druckschalter am Gaspedal ein Signal zum Schließen der Drosselklappe 2 des Saugrohrs 1 und zum Betätigen der Klappe 6 ausgelöst wird, indem die Klappe 6 den Auspuff 17 öffnet und den Druckbehälter 8 abdichtet. Über ein Druckluftdosierpedal, das separat oder auch vom Gaspedal aus im Fahrzeug mit bedient werden kann, wird der Dosierungsschieber 10 geöffnet und die im Druckluftbehälter 8 gespeicherte Druckluft strömt durch das Drosselventil 9 auf das im Schaltgetriebe 11 befindliche Flügelrad 13 und bewirkt eine Drehbewegung, die über die Getriebeeingangswelle 12 und über die Kupplung auf den Motor 3 übertragen wird, um diesen zu starten oder über das Schaltgetriebe 11 auf die Antriebsräder zur Beschleunigung des Fahrzeuges einzuwirken. Die das Flügelrad 13 durchströmte Druckluft entspannt sich im Geräuschdämpfer und wird vorher mit dem Filter 16 gereinigt.In the second process step, the conversion of the pneumatic energy present in the pressure vessel 8 into kinetic energy is ensured by actuating the accelerator pedal, a signal for closing the throttle valve 2 of the intake manifold 1 and being parallel to the supply of fuel to the engine 3 via the pressure switch on the accelerator pedal for actuating the flap 6 is triggered by the flap 6 opening the exhaust 17 and sealing the pressure vessel 8 . Via a compressed air metering pedal, which can also be operated separately or from the gas pedal in the vehicle, the metering slide 10 is opened and the compressed air stored in the compressed air tank 8 flows through the throttle valve 9 onto the impeller 13 located in the manual transmission 11 and causes a rotary movement, which takes place over the transmission input shaft 12 and the clutch is transmitted to the engine 3 in order to start it or to act on the drive wheels for accelerating the vehicle via the manual transmission 11 . The compressed air flowing through the impeller 13 relaxes in the noise damper and is cleaned beforehand with the filter 16 .

BezugszeichenlisteReference list

1 Saugrohr
2 Drosselklappe
3 Motor
4 Auspuffkrümmer
5 Weichenventil
6 Klappe
7 Rückschlagventil
8 Druckluftbehälter
9 Drosselventil
10 Dosierungsschieber
11 Schaltgetriebe
12 Getriebeeingangswelle
13 Flügelrad
14 Verbindungsstück
15 Geräuschdämpfer
16 Filter
17 Auspuff 1 suction pipe
2 throttle valve
3 engine
4 exhaust manifolds
5 switch valve
6 flap
7 check valve
8 compressed air tanks
9 throttle valve
10 metering slide
11 manual transmission
12 transmission input shaft
13 impeller
14 connector
15 silencers
16 filters
17 exhaust

Claims

1. A method for energy conversion and energy storage for a motor vehicle with an internal combustion engine, which has an intake manifold, an exhaust, a clutch, a transmission and a valve in front of a pressure vessel, the pressure vessel being operatively connected to an auxiliary drive for starting the engine or driving, characterized that the transmitted during coasting of a motor vehicle engine (3) movement is used by the motor (3) in such a manner that air is sucked via the suction pipe (1) with the throttle valve (2), and through this compresses an exhaust ( 17 ) assigned switch valve ( 5 ), to which a flap ( 6 ) and a check valve ( 7 ) is assigned, is fed to a compressed air tank ( 8 ), the compressed air tank ( 8 ) through a throttle valve ( 9 ) by means of a metering slide ( 10 ) and the exhaust ( 17 ) is closed by the flap ( 6 ) and after the engine ( 3 ) has stopped due to a pressure drop between Mo gate ( 3 ) and switch valve ( 5 ) the non-return valve ( 7 ) seals the pressure vessel ( 8 ) and when the engine ( 3 ) is restarted the throttle valve ( 2 ) is closed in parallel and the flap ( 6 ) of the switch valve ( 7 ) to the compressed air tank ( 8 ) seals and the connection to the exhaust ( 17 ) opens, whereby the compressed air in the compressed air tank ( 8 ) during start-up of the vehicle via the throttle valve ( 9 ) as required by the metering slide ( 13 ) an impeller ( 13 ) in the manual transmission ( 11 ) sits on a transmission input shaft ( 12 ), is supplied and this is set in rotary motion by this rotary motion can be transmitted via the clutch to the motor ( 3 ) or via the manual transmission ( 11 ) to the drive wheels.

2. A method for energy conversion and energy storage for a motor vehicle with an internal combustion engine according to claim 1, characterized in that the compressed air flowing through the impeller ( 13 ) in the noise damper ( 15 ) relaxes and that it flows out in a silenced manner and is cleaned by means of a filter ( 16 ).

3. A device for performing the method according to claim 1 or 2, characterized in that the intake manifold ( 1 ) with a throttle valve ( 2 ) is associated with the engine ( 3 ) by means of an exhaust manifold ( 4 ) and a switch valve ( 5 ), the consists of a flap ( 6 ) and a check valve ( 7 ), with a compressed air tank ( 8 ) and the compressed air tank ( 8 ) with a throttle valve ( 9 ) with integrated metering slide ( 10 ) with a manual gearbox ( 11 ) is in operative connection, in the one transmission input shaft (12) of the gearbox (11) is associated with an impeller (13) being attached to a connecting piece (14) and a silencer (15) with a filter (16) on the gearbox (11).