DE19720381A1 - Hybrid drive mechanism for vehicle with internal combustion engine - Google Patents

Hybrid drive mechanism for vehicle with internal combustion engine

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Abstract

The hybrid drive mechanism is provided for a vehicle with an internal combustion engine (2) and an alternative or additional emission free drive source (3). A catalyser (5) for cleaning exhaust or emission gas is arranged in an outlet line (4) of the engine. The catalyser is heated by a heater (6) to its operating temperature which is a predetermined minimum temperature on starting the engine of an electronic drive management (7). The hybrid drive mechanism (1) has a hydromotor. Hydraulic fluid, as a drive fluid, is fed to the hydromotor from a high pressure supply (8). A pump may also be provided, which is connected to a drive rod of the drive mechanism.

Description

Die Erfindung betrifft ein Hybridtriebwerk für ein Fahrzeug mit einem Verbrennungsmotor und einer alternativ oder zu­ sätzlich einschaltbaren emissionsfreien Antriebsquelle nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1 und ein Verfahren zum Betrieb eines Hybridtriebwerkes nach dem Oberbegriff des Anspruches 8.The invention relates to a hybrid engine for a vehicle with an internal combustion engine and an alternative or to additionally switchable emission-free drive source the preamble of claim 1 and a method for operating a hybrid engine according to the generic term of claim 8.

Hybridtriebwerke sind Fahrzeugantriebe mit mehr als einer Antriebsquelle. Die verschiedenen Antriebskomponenten wer­ den dabei derart kombiniert, daß die jeweiligen Vorteile bei den unterschiedlichen Betriebszuständen des Triebwerkes genutzt werden. Als Hauptantriebsquelle dient üblicherweise ein Verbrennungsmotor, welcher gegenüber anderen Antriebs­ arten bei vergleichbarem baulichen Aufwand eine höhere Mo­ torleistung bieten kann und darüber hinaus eine größere Reichweite und auch einen höheren Wirkungsgrad aufweist. Der Betrieb eines Verbrennungsmotors bringt jedoch das be­ kannte Problem der Schadstofferzeugung bei der Kraftstoff- Verbrennung mit sich. Um die Abgasemission zu senken, wer­ den üblicherweise in der Abgasleitung des Verbrennungsmo­ tors Katalysatoren zur Reinigung des letztlich in die Um­ welt entlassenen Abgases angeordnet. Die katalytische Re­ aktion im Abgas zur Reduktion von Kohlenwasserstoffen, Kohlenoxiden und Stickoxiden läuft bei Reaktionstempera­ turen im Katalysator von etwa 300 bis 400°C ab. Um insbe­ sondere beim Start des Triebwerkes hohe Abgasemissionen des Verbrennungsmotors zu vermeiden, wurde bereits vorge­ schlagen, beheizbare Katalysatoren zu verwenden und den Verbrennungsmotor erst nach Erreichen der Reaktionstempe­ ratur des Katalysators zu starten.Hybrid engines are vehicle drives with more than one Drive source. The different drive components who combined in such a way that the respective advantages with the different operating states of the engine be used. Usually serves as the main drive source an internal combustion engine, which drives other than species with a higher Mo for comparable construction costs can offer gate performance and also a larger one Range and also has a higher efficiency. Operating an internal combustion engine, however, does that known problem of pollutant generation in fuel Combustion with itself. To reduce exhaust emissions, who usually in the exhaust pipe of the combustion engine tors catalysts for cleaning the ultimately in the order world exhaust gas arranged. The catalytic re action in the exhaust gas to reduce hydrocarbons, Carbon oxides and nitrogen oxides run at reaction temperatures tures in the catalyst from about 300 to 400 ° C. To esp  especially at the start of the engine high exhaust emissions of the Avoiding the internal combustion engine has already been proposed suggest using heated catalysts and the Internal combustion engine only after reaching the reaction temperature rature of the catalyst to start.

Aus der DE 44 35 213 A1 ist ein Hybridtriebwerk für ein Kraftfahrzeug bekannt, welches einen Verbrennungsmotor und einen Elektromotor aufweist, welcher alternativ oder zu­ sätzlich einschaltbar ist. In der Startphase des Triebwer­ kes ist vorgesehen, den noch kalten Katalysator zu beheizen und den Verbrennungsmotor erst nach Erreichen der Re­ aktionstemperatur des Katalysators in Betrieb zu nehmen und während der Aufwärmphase des Katalysators ausschließlich den emissionsfreien Elektromotor einzusetzen. Das bekannte Hybridtriebwerk erlaubt zwar durch den ausschließlichen Einsatz des Elektromotors als Antriebsquelle des Kraftfahr­ zeuges während der Warmlaufphase des Abgaskatalysators eine deutliche Senkung der Schadstoffemission des Verbrennungs­ motors, jedoch ist die Herstellung eines Elektromotors mit der erforderlichen Leistungsstärke und der entsprechenden Traktionsbatterien mit hohen Kosten verbunden. Darüber hinaus weist ein Elektromotor für den Antriebszweck eines Fahrzeuges mit seinen Versorgungsbatterien ein hohes Ge­ wicht und eine enorme Baugröße auf, so daß ein Einbau in einen begrenzten Fahrzeugraum nur mit zusätzlichem bau­ lichen Aufwand möglich ist und daher die Verwendung des Elektromotors als Antriebsquelle in serienmäßig herge­ stellten Kraftfahrzeugen nachteilig ist.DE 44 35 213 A1 describes a hybrid engine for a Motor vehicle known which has an internal combustion engine and has an electric motor, which alternatively or too can also be switched on. In the start phase of the engine kes is intended to heat the still cold catalyst and the internal combustion engine only after reaching Re action temperature of the catalyst and during the warm-up phase of the catalyst only to use the emission-free electric motor. The known Hybrid engine allowed by the exclusive Use of the electric motor as a drive source for motor vehicles witnesses during the warm-up phase of the catalytic converter significant reduction in pollutant emissions from combustion motors, however, is the manufacture of an electric motor the required performance and the corresponding Traction batteries are associated with high costs. About that In addition, an electric motor for the drive purpose has one Vehicle with its supply batteries a high Ge important and an enormous size, so that an installation in a limited vehicle space only with additional construction Lichen effort is possible and therefore the use of Electric motor as a drive source in series presented motor vehicles is disadvantageous.

Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die Herstel­ lungskosten eines Hybridtriebwerkes bei möglichst geringer Abgasemission zu reduzieren. It is an object of the present invention, the manufacturer development costs of a hybrid engine with the lowest possible Reduce exhaust emissions.  

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit einem Hybridtrieb­ werk mit den Merkmalen des Anspruches 1 und einem Verfahren mit den Merkmalen des Anspruches 8 gelöst.This object is achieved with a hybrid drive work with the features of claim 1 and a method solved with the features of claim 8.

Das Hybridtriebwerk weist als emissionsfreie Antriebsquelle einen Hydromotor auf, welcher aus einem Hochdruckspeicher mit einer unter statischem Druck stehenden Hydraulikflüs­ sigkeit als Antriebsmittel speisbar ist. Der Hydromotor kann als leichtes Bauteil mit geringem Bauvolumen platz­ sparend in dem für das Hybridtriebwerk in dem Fahrzeug vor­ gesehenen Einbauraum angeordnet werden. Er kann von einem elektronischen Antriebsmanagement des Hybridtriebwerkes alternativ oder zusätzlich zu dem Verbrennungsmotor in Be­ trieb genommen werden und wird insbesondere in der Start­ phase des Triebwerkes eingesetzt, wenn der Verbrennungsmo­ tor während des Aufwärmens des Katalysators in der Auslaß­ leitung von dem Antriebsmanagement bis zum Erreichen der vorgegebenen Betriebstemperatur des Katalysators noch nicht zum Betrieb freigegeben wird. Die Antriebsleistung des Hy­ dromotors allein reicht aus, um das Fahrzeug anzutreiben. Der Hochdruckspeicher ist gerade so dimensioniert, daß die zur Verfügung stehende Betriebszeit entsprechend der zum Antrieb zur Verfügung stehenden Hydraulikflüssigkeit zum Antrieb des Fahrzeuges ausreicht, bis das Antriebsmanage­ ment nach Erreichen der Minimaltemperatur zum Start den Verbrennungsmotor in Betrieb nimmt.The hybrid engine exhibits as an emission-free drive source a hydraulic motor, which from a high pressure accumulator with a hydraulic flow under static pressure liquid can be fed as a drive means. The hydraulic motor can be used as a light component with a small construction volume saving in the for the hybrid engine in the vehicle seen installation space can be arranged. It can be from one electronic drive management of the hybrid engine alternatively or in addition to the internal combustion engine in Be be driven and will be particularly in the start phase of the engine used when the combustion engine gate during the warm-up of the catalyst in the outlet Management from the drive management to reaching the predetermined operating temperature of the catalyst not yet is released for operation. The drive power of the Hy dromotors alone is enough to drive the vehicle. The high pressure accumulator is just dimensioned so that the available operating time according to the Hydraulic fluid available for drive Drive of the vehicle is sufficient until the drive management after reaching the minimum temperature at start Combustion engine starts up.

Vorteilhaft wird die vom Hydromotor entspannte Hydraulik­ flüssigkeit in einem Niederdruckspeicher gesammelt und von einer Pumpe in den Hochdruckspeicher gefördert, welche zu diesem Zweck mit dem Triebstrang des Hybridtriebwerkes ge­ kuppelt und somit angetrieben wird. Die Befüllung des Hoch­ druckspeichers erfolgt besonders vorteilhaft während der Bremsvorgänge des Fahrzeuges, wobei die umzusetzende kine­ tische Energie des Fahrzeuges von der arbeitenden Pumpe im Hochdruckspeicher zur späteren Nutzung bereitgestellt wird. Die Bremsrekuperation erhöht den Wirkungsgrad des Hybrid­ triebwerkes deutlich und senkt dabei insbesondere den Kraftstoffverbrauch des Verbrennungsmotors bezogen auf die gesamte Fahrleistung. Die Hydropumpe wird zur Brems­ rekuperation eingeschaltet, wenn dem Antriebsmanagement der Beginn eines Bremsvorganges durch Zuführung eines Brems­ signals angezeigt wird, welches etwa bei der Betätigung eines Bremspedals erzeugt wird. Der Hydromotor kann im ver­ brennungsmotorischen Betrieb zugeschaltet werden, wodurch insbesondere bei einer plötzlichen Lasterhöhung kurzfristig hohe Beschleunigungswerte des Kraftfahrzeuges erreicht wer­ den können. Eine separate Hydropumpe kann eingespart wer­ den, wenn der Hydromotor eine Wechseleinrichtung zum Be­ trieb als pumpende Arbeitsmaschine aufweist. Der Hydromotor kann seine Antriebs- oder Bremsleistung vor oder hinter einem Schaltgetriebe in den Triebstrang einspeisen.The hydraulic system relaxed by the hydraulic motor is advantageous liquid collected in a low pressure accumulator and from a pump in the high-pressure reservoir, which too this purpose with the drive train of the hybrid engine ge couples and is thus driven. Filling the high pressure storage takes place particularly advantageously during the Braking of the vehicle, the kine to be implemented  table energy of the vehicle from the working pump High pressure storage is provided for later use. Brake recuperation increases the efficiency of the hybrid engine significantly and in particular lowers the Fuel consumption of the internal combustion engine based on the total mileage. The hydraulic pump becomes a brake recuperation switched on when the drive management of the Start of braking by applying a brake signals is displayed, such as when actuated a brake pedal is generated. The hydraulic motor can be used in ver combustion engine operation can be switched, whereby especially in the event of a sudden increase in load at short notice who achieves high acceleration values of the motor vehicle that can. A separate hydraulic pump can be saved when the hydraulic motor is a changing device for loading driven as a pumping machine. The hydraulic motor can drive or brake power in front or behind feed a manual transmission into the drive train.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen sowie aus der nachstehenden Beschrei­ bung eines Ausführungsbeispieles anhand der Zeichnung.Advantageous developments of the invention result from the subclaims and the description below Exercise of an embodiment with reference to the drawing.

Die einzige Zeichnungsfigur zeigt in schematischer Darstel­ lung ein Hybridtriebwerk 1 für ein Fahrzeug, welches mit einem Triebstrang 10 auf ein Differentialgetriebe einer An­ triebsachse 11 des Fahrzeuges wirkt. Das Hybridtriebwerk 1 weist einen Verbrennungsmotor 2 als Hauptantriebsquelle und einen alternativ oder zusätzlich einschaltbaren emissions­ freien Hydromotor 3 auf. Der Verbrennungsmotor 2 und der Hydromotor 3 sind durch ein elektronisches Antriebsmanage­ ment 7 bei Bedarf in Betrieb nehmbar und durch Kupplungen 13, 17, welche von dem Antriebsmanagement 7 geschaltet wer­ den, mit dem Triebstrang 10 zum Antrieb des Fahrzeuges kraftübertragend verbindbar. Als Antriebsmittel für den Hydromotor 3 wird in einem Hochdruckspeicher 8 Hydraulik­ flüssigkeit unter statischem Druck bereitgestellt, mit der der Hydromotor 3 über eine Hochdruckleitung 24 speisbar ist.The only drawing figure shows a schematic representation of a hybrid engine 1 for a vehicle, which acts with a drive train 10 on a differential gear to an axle 11 of the vehicle. The hybrid engine 1 has an internal combustion engine 2 as the main drive source and an alternatively or additionally switchable emission-free hydraulic motor 3 . The internal combustion engine 2 and the hydraulic motor 3 can be put into operation by means of an electronic drive management 7 and can be connected to the drive train 10 for driving the vehicle by means of clutches 13 , 17 , which are switched by the drive management 7 . As the drive means for the hydraulic motor 3 , hydraulic fluid under static pressure is provided in a high-pressure accumulator 8 , with which the hydraulic motor 3 can be fed via a high-pressure line 24 .

In einer Auslaßleitung 4 des Verbrennungsmotors 2 ist ein Katalysator 5 angeordnet, in dem die Schadstofffracht des durchströmenden Abgases des Verbrennungsmotors 2 bei be­ stimmten Katalysatortemperaturen einer chemischen Reaktion zur Umwandlung in ungiftige Stoffe vor dem Ausstoß in die Umwelt unterzogen werden. Während des Betriebes des Ver­ brennungsmotors 2 wird die notwendige Reaktionstemperatur des Katalysators 5 durch die heißen Verbrennungsabgase er­ reicht bzw. überschritten, und, um Schadstoffausstoß in­ folge zu geringer Katalysatortemperaturen zu vermeiden, ist der Katalysator 5 beheizbar. Dies kann durch eine elektri­ sche Beheizung oder - wie im Ausführungsbeispiel - mittels eines schadstoffarmen Brenners 6 erfolgen. Der Brenner 6 ist mit Kraftstoff betreibbar, der dem Tank des Verbren­ nungsmotors 2 entnommen wird. Um erhöhte Schadstoff­ emissionen unmittelbar nach dem Start des Verbrennungs­ motors zu vermeiden, insbesondere nach einem längeren Stillstand des Fahrzeuges, wobei der Katalysator 5 abge­ kühlt ist, ist vorgesehen, den Katalysator 5 vor der Inbe­ triebnahme des Verbrennungsmotors 2 mit dem Brenner 6 zu erwärmen und den Verbrennungsmotor 2 erst nach Erreichen der Betriebstemperatur des Katalysators 5 zu starten.In an outlet line 4 of the internal combustion engine 2 , a catalyst 5 is arranged in which the pollutant loads of the exhaust gas flowing through the internal combustion engine 2 are subjected to a chemical reaction for conversion into non-toxic substances before being released into the environment at certain catalyst temperatures. During the operation of the internal combustion engine 2 , the necessary reaction temperature of the catalyst 5 is reached or exceeded by the hot combustion exhaust gases, and in order to avoid pollutant emissions as a result of low catalyst temperatures, the catalyst 5 is heatable. This can be done by electrical heating or - as in the exemplary embodiment - by means of a low-pollution burner 6 . The burner 6 can be operated with fuel which is taken from the tank of the combustion engine 2 . In order to avoid increased pollutant emissions immediately after the start of the internal combustion engine, in particular after a longer standstill of the vehicle, the catalyst 5 being cooled, it is provided to heat the catalyst 5 before starting the internal combustion engine 2 with the burner 6 and to start the engine 2 only after the operating temperature of the catalytic converter 5 has been reached.

Die Betriebstemperatur des Katalysators 5 ist dem Antriebs­ management 7 als Minimaltemperatur zum Start des Verbren­ nungsmotors 2 vorgegeben. Nach der Aktivierung des An­ triebsmanagements 7 zum Start des Hybridtriebwerkes 1 durch den Fahrer des Kraftfahrzeuges erzeugt ein Temperaturmeß­ fühler am Katalysator 5 ein Meßsignal 21, welches dem An­ triebsmanagement 7 zur Erfassung der augenblicklichen Temperatur des Katalysators 5 zugeführt wird. Liegt das Meßsignal 21 unterhalb der vorgegebenen Minimaltemperatur, so veranlaßt das Antriebsmanagement zunächst eine Beheizung des Katalysators 5 und gibt den Start des Verbrennungsmo­ tors 2 erst nach Erreichen der Betriebstemperatur des Ka­ talysators 5 frei. Während des Aufwärmens des Katalysators 5 durch den Brenner 6 steht der Hydromotor 3 praktisch un­ mittelbar als Antriebsquelle für das Kraftfahrzeug zur Verfügung, so daß durch den Verzug der Freigabe des Ver­ brennungsmotors 2 keine für den Fahrer lästige Wartezeiten entstehen und das Kraftfahrzeug unverzüglich in Bewegung setzbar ist.The operating temperature of the catalyst 5 is the drive management 7 as the minimum temperature at the start of the combustion engine 2 predetermined. After activation of the drive management 7 at the start of the hybrid engine 1 by the driver of the motor vehicle, a temperature sensor on the catalyst 5 generates a measurement signal 21 , which is fed to the drive management 7 to detect the instantaneous temperature of the catalyst 5 . If the measurement signal 21 is below the predetermined minimum temperature, the drive management first causes the catalyst 5 to be heated and releases the start of the combustion engine 2 only after the operating temperature of the catalyst 5 has been reached . During the warming up of the catalyst 5 by the burner 6 , the hydraulic motor 3 is practically un indirectly as a drive source for the motor vehicle, so that no delay for the driver arises due to the delay in the release of the internal combustion engine 2 and the motor vehicle can be set in motion immediately is.

Der Brenner 6 ist mit einem Brennerkatalysator 16 ausge­ rüstet, welcher eine der zu behandelnden Abgasmenge des Brenners 6 entsprechend geringe Baugröße aufweist und elektrisch beheizbar ist. Der elektrische Strombedarf zur Beheizung des Brennerkatalysators 16 wird von einer Fahr­ zeugbatterie bereitgestellt. Nach der Aktivierung des An­ triebsmanagements 7 etwa durch Betätigung einer Türverrie­ gelung des Fahrzeuges wird zunächst der Brennerkatalysator 16 beheizt und nach Erreichen einer vorgegebenen Betriebs­ temperatur der Brenner 6 gezündet, nachdem das Erreichen der notwendigen Temperatur des Brennerkatalysators 16 dem Antriebsmanagement 7 durch ein entsprechendes Meßsignal 23 angezeigt wird. Wird nicht innerhalb einer vorgegebenen Zeit nach der Aktivierung des Antriebsmanagements das Hybridtriebwerk 1 etwa durch Betätigung eines Zündschlosses in Betrieb genommen, so bricht das Antriebsmanagement den Aufwärmvorgang des Katalysators 5 ab und startet ihn erneut bei Betätigung des Zündschlosses. The burner 6 is equipped with a burner catalytic converter 16 , which has a small size corresponding to the amount of exhaust gas to be treated by the burner 6 and is electrically heated. The electrical power requirement for heating the burner catalytic converter 16 is provided by a vehicle battery. After activation of the drive management system 7, for example by actuating a door locking mechanism of the vehicle, the burner catalytic converter 16 is first heated and, after reaching a predetermined operating temperature, the burner 6 is ignited after reaching the necessary temperature of the burner catalytic converter 16, the drive management 7 by means of a corresponding measurement signal 23 is shown. If the hybrid engine 1 is not put into operation, for example by actuating an ignition lock, within a predetermined time after the activation of the drive management, the drive management stops the warming-up process of the catalytic converter 5 and starts it again when the ignition lock is actuated.

Während der Aufwärmphase des Katalysators 5 und Antrieb des Fahrzeuges durch den Hydromotor 3 ist der ausgeschaltete Verbrennungsmotor 2 vorteilhaft vom Triebstrang 10 abgekop­ pelt, so daß keine unerwünschten Bremswirkungen des mitlau­ fenden Verbrennungsmotors 2 entstehen. Nach Erreichen der vorgegebenen Betriebstemperatur des Katalysators 5 kann der Brenner 6 abgeschaltet werden und der Verbrennungsmotor 2 automatisch von dem Antriebsmanagement zunächst im Leerlauf in Betrieb genommen werden. Bei tiefen Außentemperaturen kann jedoch der Brenner 6 noch kurzzeitig über den Startzeitpunkt des Verbrennungsmotors hinaus weiterbetrie­ ben werden, damit der Katalysator nicht unmittelbar von dem noch kalten Abgas ausgekühlt wird. Anschließend wird die Kupplung 13 des Verbrennungsmotors 2 zum Triebstrang 10 ge­ schaltet, wobei das Antriebsmanagement den Kupplungsvorgang synchronisiert und somit das Drehmoment des Verbrennungsmo­ tors 2 stoßfrei zugekuppelt wird. Zum Übergang in den Nor­ malbetrieb des Hybridtriebwerkes 1 mit ausschließlichem Antrieb durch den Verbrennungsmotor 2 wird das Drehmoment des Hydromotors 3 durch synchronisierte Betätigung seiner Kupplung 17 stoßfrei vom Triebstrang 10 abgekuppelt. Die Kupplung 17 des Hydromotors 3 ist vorteilhaft eine Elektro­ magnetkupplung 17, welche von dem Antriebsmanagement 7 har­ monisch mit der ebenfalls von dem Antriebsmanagement 7 ge­ steuerten Förderverstellung des Hydromotors 3 modulierbar ist. Die Kupplung 17 trennt eine antreibbare Welle 26 des Hydromotors 3 von einem schematisch dargestellten Zuschalt­ getriebe 18, so daß der Hydromotor 3 im verbrennungs­ motorischen Betrieb des Hybridtriebwerkes 1 von dem An­ triebsmanagement 7 parallel zum Verbrennungsmotor 2 dem Triebstrang 10 zuschaltbar ist und somit beispielsweise die Beschleunigung des Fahrzeuges erhöhbar ist. During the warm-up phase of the catalytic converter 5 and drive of the vehicle by the hydraulic motor 3 , the switched-off internal combustion engine 2 is advantageously uncoupled from the drive train 10 , so that no undesirable braking effects of the internal combustion engine 2 which occur also occur. After the predetermined operating temperature of the catalytic converter 5 has been reached , the burner 6 can be switched off and the internal combustion engine 2 can first be started up automatically by the drive management in idle mode. At low outside temperatures, however, the burner 6 can continue to operate for a short time beyond the starting time of the internal combustion engine so that the catalytic converter is not immediately cooled by the still cold exhaust gas. Subsequently, the clutch 13 of the internal combustion engine 2 is switched to the drive train 10 , the drive management synchronizing the coupling process and thus the torque of the internal combustion engine 2 being coupled smoothly. To transition to normal operation of the hybrid engine 1 with exclusive drive by the internal combustion engine 2 , the torque of the hydraulic motor 3 is uncoupled from the drive train 10 by synchronized actuation of its clutch 17 . The coupling 17 of the hydraulic motor 3 is advantageously an electromagnetic clutch 17, which the hydraulic motor 3 is modulated by the driving har monic Management 7 with the ge also from the drive Management 7 controlled conveyor adjustment. The clutch 17 separates a drivable shaft 26 of the hydraulic motor 3 from a schematically illustrated connecting gear 18 , so that the hydraulic motor 3 in the internal combustion engine operation of the hybrid engine 1 from the drive management 7 to the internal combustion engine 2, the drive train 10 can be switched on and thus, for example, the acceleration the vehicle can be raised.

Der Hydromotor 3 wird zum Antrieb des Fahrzeuges in Pfeil­ richtung 19 mit der unter statischem Druck stehenden Hy­ draulikflüssigkeit durchströmt, wobei der Förderstrom von dem Antriebsmanagement 7 in Abhängigkeit von der Lastanfor­ derung an das Hybridtriebwerk einstellbar ist. Die momen­ tane Lastanforderung ist dem Antriebsmanagement durch ein entsprechendes Lastsignal eines Signalgebers, etwa eines Gaspedals 14 bekannt. Die Hydraulikflüssigkeit aus dem Hochdruckspeicher 8 wird durch den Betrieb des Hydromotors 3 entspannt und durch eine Rohrleitung 25 in einen Nieder­ druckspeicher geleitet. Die im Niederdruckspeicher 9 gesam­ melte, entspannte Hydraulikflüssigkeit kann mittels einer Pumpe zur Überwindung des Druckunterschiedes in den Hoch­ druckspeicher 8 zur Wiederverwendung als Antriebsmittel des Hydromotors 3 gefördert werden. Die Pumpe ist vom Trieb­ strang 10 des Hybridtriebwerkes 1 antreibbar und wird ins­ besondere während der Bremsvorgänge des Fahrzeuges von dem Antriebsmanagement 7 in Betrieb genommen, wobei die Pump­ leistung als Teil der Bremsleistung am Triebstrang 10 ab­ fällt und die Pumpe von der dynamischen Bremsenergie ange­ trieben wird. Mit der Bremsrekuperation durch Umwandlung der dem Treibstrang 10 entzogenen kinetischen Energie in statischen Druck der Hydraulikflüssigkeit im Hochdruckspei­ cher 8 wird der Wirkungsgrad des Hybridtriebwerkes 1 deut­ lich gesteigert und Kraftstoff gespart. Der Betrieb der Pumpe durch Kupplung an den Triebstrang 10 des Hybridfahr­ zeuges wird durch das Antriebsmanagement 7 veranlaßt, dem der Beginn und die Dauer eines Bremsvorganges des Fahrzeu­ ges durch Zuführung eines Bremssignals bei Betätigung eines Signalgebers, etwa eines Bremspedals 15, angezeigt wird. Im gezeigten Ausführungsbeispiel ist der Hydromotor 3 zum Betrieb als Pumpe umschaltbar. Wird die Welle 26 des Hydromotors 3 bei geschlossener Kupplung 17 vom Triebstrang 10 angetrieben, so saugt der als Pumpe betriebene Hydromotor 3 in der strichliert dargestellten Pfeilrichtung 20 Hydraulikflüssigkeit aus dem Niederdruckspeicher 9 und drückt sie in den Hochdruckspeicher 8. Die Pumpe kann je­ doch auch als separates Bauteil zwischen dem Niederdruck­ speicher 9 und dem Hochdruckspeicher 8 angeordnet sein.The hydraulic motor 3 is to drive the vehicle in the direction of arrow 19 flows through draulikflüssigkeit with the standing under static pressure Hy, wherein the flow rate of the drive management 7 depending on the Lastanfor alteration to the hybrid engine is adjustable. The momentary load request is known to the drive management by a corresponding load signal from a signal generator, for example an accelerator pedal 14 . The hydraulic fluid from the high pressure accumulator 8 is expanded by the operation of the hydraulic motor 3 and passed through a pipeline 25 into a low pressure accumulator. The expanded hydraulic fluid collected in the low-pressure accumulator 9 can be conveyed by means of a pump to overcome the pressure difference in the high-pressure accumulator 8 for reuse as a drive means of the hydraulic motor 3 . The pump is driven by the drive train 10 of the hybrid engine 1 and is particularly put into operation during the braking operations of the vehicle by the drive management 7 , the pumping power falling as part of the braking power on the drive train 10 and the pump being driven by the dynamic braking energy becomes. With the brake recuperation by converting the kinetic energy extracted from the drivetrain 10 into static pressure of the hydraulic fluid in the high pressure reservoir 8 , the efficiency of the hybrid engine 1 is increased significantly and fuel is saved. The operation of the pump by coupling to the drive train 10 of the hybrid driving tool is caused by the drive management 7 , which indicates the start and duration of a braking operation of the vehicle by supplying a brake signal upon actuation of a signal generator, for example a brake pedal 15 . In the exemplary embodiment shown, the hydraulic motor 3 can be switched over for operation as a pump. If the shaft 26 of the hydraulic motor driven by the power train 10 when the clutch 17 3, the driven as a pump hydraulic motor 3 drawn in the dashed-line arrow direction 20 hydraulic fluid from the low-pressure accumulator 9 and pushes it into the high-pressure accumulator. 8 The pump can also be arranged as a separate component between the low-pressure accumulator 9 and the high-pressure accumulator 8 .

Dem Antriebsmanagement 7 wird ein Meßsignal 22 mit Aussage über das augenblickliche Energieniveau des Hochdruckspei­ chers 8, das heißt der gespeicherten Flüssigkeitsmenge und dem statischen Druck, zugeleitet und mit einem vorgegebenen Regelwert des Energieniveaus, vorzugsweise etwa der Hälfte des Speichervolumens, verglichen. Liegt das ermittelte Energieniveau beispielsweise infolge mehrerer Bremsreku­ perationen hintereinander über dem Regelwert, so veranlaßt das Antriebsmanagement 7 die Zuschaltung des Hydromotors 3. Bei gleichbleibender Lastanforderung 14 regelt das An­ triebsmanagement 14 den Förderstrom des zugeschalteten Hy­ dromotors 3 infolge des statischen Druckes im Hochdruck­ speicher 8 unter Anpassung an die Leistungsabgabe des Ver­ brennungsmotors 2 durch Vergleich der jeweiligen Drehzahlen und unter Einbeziehung weiterer Betriebsparameter des Hybridtriebwerkes 1.The drive management 7 is a measurement signal 22 with a statement about the instantaneous energy level of the high pressure accumulator 8 , that is, the stored amount of liquid and the static pressure, fed and compared with a predetermined control value of the energy level, preferably about half of the storage volume. If the determined energy level is above the control value, for example as a result of a plurality of brake repairs, the drive management 7 causes the hydraulic motor 3 to be switched on . At constant load demand 14, to regulate sales management 14 the flow rate of the connected Hy dromotors 3 due to the static pressure in the high-pressure accumulator 8 with adaptation to the power output of the Ver brennungsmotors 2 by comparing the respective speeds and with respect to further operating parameters of the hybrid engine. 1

Dies ermöglicht im Normalbetrieb des Hybridtriebwerkes mit eingeschaltetem Verbrennungsmotor 2 sowohl im Falle der Fahrzeugabbremsung eine Bremsrekuperation als auch eine plötzliche Erhöhung des Leistungsangebotes des Hybridtrieb­ werkes 1 durch Zuschaltung des Hydromotors 3 zur Erreichung maximaler Beschleunigungswerte beispielsweise zum Einleiten von Überholvorgängen anderer Fahrzeuge.In normal operation of the hybrid engine with the internal combustion engine 2 switched on, this enables brake recuperation both in the event of vehicle braking and a sudden increase in the power range of the hybrid engine 1 by switching on the hydraulic motor 3 in order to achieve maximum acceleration values, for example to initiate overtaking processes of other vehicles.

Die Krafteinleitung des Hydromotors 3 in den Triebstrang 10 erfolgt im Ausführungsbeispiel hinter einem Schaltgetriebe 12 des Triebstranges 10, die Einkupplung kann jedoch auch mit der gleichen vorteilhaften Wirkung auf der dem Verbren­ nungsmotor 2 benachbarten Seite des Schaltgetriebes 12 er­ folgen. Im Normalbetrieb des Hybridtriebwerkes 1 mit dem Verbrennungsmotor 2 wird der Hydromotor 3 vom Triebstrang 10 abgekoppelt oder in Leerlaufstellung gebracht, so daß keine Verlustleistungen durch den kraftlos mitlaufenden Hy­ dromotor auftreten.The application of force of the hydraulic motor 3 in the drive train 10 takes place in the embodiment behind a manual transmission 12 of the drive train 10 , but the clutch can also have the same advantageous effect on the combustion engine 2 adjacent side of the manual transmission 12 he follow. In normal operation of the hybrid engine 1 with the internal combustion engine 2 , the hydraulic motor 3 is uncoupled from the drive train 10 or brought into the idle position, so that no power losses occur due to the powerlessly running hy dromotor.

Vor dem Abschalten des Triebwerkes kann die Energieniveau­ regelung im Hochdruckspeicher 8 durch das Antriebsmanage­ ment 7 automatisch oder manuell durch den Fahrer außer Kraft gesetzt werden, um durch sofortiges Einschalten des Pumpbetriebes des Hydromotors 3 eine möglichst vollständige Füllung des Hochdruckspeichers 8 zu erreichen, gegebenen­ falls unterstützt durch eine vom Antriebsmanagement 7 ge­ steuerte Nachlauffunktion, beispielsweise durch Abkupplung bremsender Nebenaggregate, damit bei Wiederstart genügend Energie im Hochdruckspeicher vorhanden ist.Before the engine is switched off, the energy level control in the high-pressure accumulator 8 can be overridden automatically or manually by the driver by the drive management element 7 in order to achieve as complete a filling of the high-pressure accumulator 8 as possible by immediately switching on the pumping operation of the hydraulic motor 3 , if necessary supported by a run-on function controlled by drive management 7 , for example by decoupling braking auxiliary units, so that sufficient energy is available in the high-pressure accumulator when restarted.

Beim Start des Triebwerkes ermittelt das Antriebsmanagement aus den zugeführten Meßsignalen 21, 22 der Temperatur des Katalysators 5 und des Energieniveaus des Hochdruckspei­ chers 8 die notwendige Brennzeit des Brenners 6 bis zum Er­ reichen der vorgegebenen Betriebstemperatur des Katalysa­ tors 5 und weiter die sich aus dem Füllstand ergebende ma­ ximale Antriebszeit des Hydromotors 3. Sofern die ermit­ telte Heizdauer bis zum Erreichen der Betriebstemperatur länger ist als die zur Verfügung stehende Antriebszeit des Hydromotors 3, sperrt das Antriebsmanagement zunächst die Freigabe des Hydromotors 3 und erlaubt dessen Inbetriebnah­ me erst dann, wenn die erwartete Betriebszeit des Hydromo­ tors 3 länger ist als die verbleibende Brennzeit zur Kata­ lysator-Vorwärmung. Die Betriebsgrößen des Hybridtriebwer­ kes, insbesondere die Freigabe des Hydromotors 3 und damit die Möglichkeit zur Inbetriebnahme des Hybridtriebwerkes 1, können dem Fahrer des Kraftfahrzeuges auf einem ent­ sprechenden Display angezeigt werden.At the start of the engine, the drive management determines from the supplied measurement signals 21 , 22, the temperature of the catalyst 5 and the energy level of the high-pressure accumulator 8, the necessary burning time of the burner 6 to reach the predetermined operating temperature of the catalyst 5 and further, which results from the fill level resulting maximum drive time of the hydraulic motor 3 . Unless the ermit Telte heating time to reach operating temperature is longer than the time available to drive time of the hydraulic motor 3, the drive management locks first the release of the hydraulic motor 3 and allowed its Initial startup only when the expected operating time of Hydromo tors 3 is longer than the remaining burn time for catalyst preheating. The operating parameters of the Hybridtriebwer kes, in particular the release of the hydraulic motor 3 and thus the possibility of starting up the hybrid engine 1 , can be shown to the driver of the motor vehicle on a corresponding display.

Claims (16)

1. Hybridtriebwerk für ein Fahrzeug mit einem Verbren­ nungsmotor (2) und einer alternativ oder zusätzlich einschaltbaren emissionsfreien Antriebsquelle (3), wo­ bei in einer Auslaßleitung (4) des Verbrennungsmotors (2) ein Katalysator (5) zur Abgasreinigung angeordnet ist, welcher mittels einer Heizeinrichtung (6) auf seine Betriebstemperatur erwärmbar ist, die als Mini­ maltemperatur zum Start des Verbrennungsmotors (2) einem elektronischen Antriebsmanagement (7) vorgebbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß das Hybridtriebwerk (1) einen Hydromotor (3) aufweist, welcher aus einem Hoch­ druckspeicher (8) mit einer unter statischem Druck ste­ henden Hydraulikflüssigkeit als Antriebsmittel speisbar ist.1. Hybrid engine for a vehicle with a combustion engine ( 2 ) and an alternatively or additionally switchable emission-free drive source ( 3 ), where in an outlet line ( 4 ) of the internal combustion engine ( 2 ) a catalyst ( 5 ) for exhaust gas purification is arranged, which means a heating device (6) can be heated to its operating temperature, which as a mini the internal combustion engine (2) maltemperatur to start an electronic drive management (7), can be preset characterized in that the hybrid engine (1) comprises a hydraulic motor (3) which consists of a High pressure accumulator ( 8 ) can be fed with a hydraulic fluid standing under static pressure as the drive means. 2. Hybridtriebwerk nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in einer Rohrleitung (25) von einem Niederdruckbehälter (9) zur Aufnahme der vom Hydromotor (3) entspannten Hydraulikflüssigkeit zum Hochdruckbehälter (8) eine Pumpe angeordnet ist, welche über eine Kupplung (17) mit einem Triebstrang (10) des Hybridtriebwerkes (1) drehmomentübertragend verbindbar ist.2. Hybrid engine according to claim 1, characterized in that a pump is arranged in a pipe ( 25 ) from a low-pressure container ( 9 ) for receiving the hydraulic fluid ( 3 ) relaxed hydraulic fluid to the high-pressure container ( 8 ), which via a coupling ( 17 ) can be connected to a drive train ( 10 ) of the hybrid engine ( 1 ) in a torque-transmitting manner. 3. Hybridtriebwerk nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß Kupplungen (13, 17) am Triebstrang (10) für den Verbrennungsmotor (2), den Hy­ dromotor (3) und die Pumpe durch Schaltleitungen zum Antriebsmanagement (7) steuerbar sind.3. Hybrid engine according to claim 2, characterized in that couplings ( 13 , 17 ) on the drive train ( 10 ) for the internal combustion engine ( 2 ), the hy dromotor ( 3 ) and the pump can be controlled by switching lines for drive management ( 7 ). 4. Hybridtriebwerk nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Hydromotor (3) eine Wechselvorrichtung zum Betrieb als Pumpe aufweist.4. Hybrid engine according to claim 2 or 3, characterized in that the hydraulic motor ( 3 ) has a changing device for operation as a pump. 5. Hybridtriebwerk nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Kupplung (17) des Hy­ dromotors (3) eine Elektromagnetkupplung (17) ist.5. hybrid engine according to claim 3 or 4, characterized in that the coupling (17) of the Hy dromotors (3) an electromagnetic clutch (17). 6. Hybridtriebwerk nach einem der vorhergehenden Ansprü­ che, dadurch gekennzeichnet, daß die Heizeinrichtung ein Brenner (6) ist, welcher vorzugsweise mit Kraftstoff aus dem Tank für den Verbrennungsmotor (2) betreibbar ist.6. Hybrid engine according to one of the preceding Ansprü surface, characterized in that the heating device is a burner ( 6 ) which is preferably operable with fuel from the tank for the internal combustion engine ( 2 ). 7. Hybridtriebwerk nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Brenner (6) einen elektrisch beheizbaren Brennerkatalysator (16) auf­ weist.7. Hybrid engine according to claim 6, characterized in that the burner ( 6 ) has an electrically heatable burner catalyst ( 16 ). 8. Verfahren zum Betrieb eines Hybridtriebwerkes (1) für ein Fahrzeug, mit einem Verbrennungsmotor (2) und einer zusätzlich oder alternativ einschaltbaren emissions­ freien Antriebsquelle (3), wobei ein elektronisches An­ triebsmanagement (7) nach Aktivierung durch einen Fah­ rer eine Heizeinrichtung (6) eines Katalysators (5) zur Abgasreinigung in einer Auslaßleitung (4) des Verbren­ nungsmotors (2) einschaltet und den Start des Verbren­ nungsmotors (2) nach Erreichen einer vorgegebenen Be­ triebstemperatur des Katalysators (5) freigibt, dadurch gekennzeichnet, daß das Antriebsmanagement (7) während der Vorwärmphase des Katalysators (5) einen Hy­ dromotor (3) in Betrieb nimmt, welcher vom Förderstrom einer aus einem Hochdruckspeicher (8) unter statischem Druck ausströmenden Hydraulikflüssigkeit angetrieben wird.8. Method for operating a hybrid engine ( 1 ) for a vehicle, with an internal combustion engine ( 2 ) and an additionally or alternatively switchable emission-free drive source ( 3 ), wherein an electronic drive management ( 7 ) after activation by a driver, a heating device ( 6 ) a catalyst ( 5 ) for exhaust gas purification in an outlet line ( 4 ) of the combustion engine ( 2 ) turns on and the start of the combustion engine ( 2 ) releases after reaching a predetermined operating temperature of the catalyst ( 5 ), characterized in that the drive management ( 7 ) during the preheating phase of the catalyst ( 5 ) takes a hydraulic motor ( 3 ) into operation, which is driven by the flow of a hydraulic fluid flowing out of a high-pressure accumulator ( 8 ) under static pressure. 9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Antriebsmanagement (7) entsprechend der Lastanforderung (14) an das Triebwerk (1) den Förderstrom steuert.9. The method according to claim 8, characterized in that the drive management ( 7 ) controls the flow according to the load request ( 14 ) to the engine ( 1 ). 10. Verfahren nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß eine Pumpe zur Befüllung des Hochdruckspeichers (8) aus einem Niederdruckspei­ cher (9), in dem die vom Hydromotor (3) entspannte Hy­ draulikflüssigkeit gesammelt wird, mit einem Trieb­ strang (10) des Hybridtriebwerkes (1) gekuppelt wird.10. The method according to claim 8 or 9, characterized in that a pump for filling the high pressure accumulator ( 8 ) from a Niederdruckspei cher ( 9 ) in which the hydraulic motor ( 3 ) relaxed hy draulic liquid is collected, with a drive train ( 10 ) of the hybrid engine ( 1 ) is coupled. 11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Pumpe während der Bremsvorgänge des Fahrzeuges von der dynamischen Brems­ energie angetrieben wird.11. The method according to claim 10, characterized in that the pump during the Braking of the vehicle from the dynamic braking energy is driven. 12. Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß das Antriebsmanagement (7) das Energieniveau des Hochdruckspeichers (8) erfaßt und bei höherem Energieniveau als einem vorgegebenen Regel­ wert, vorzugsweise etwa die Hälfte des gesamten Spei­ chervolumens, den Hydromotor (3) in Betrieb nimmt.12. The method according to any one of claims 8 to 11, characterized in that the drive management ( 7 ) detects the energy level of the high-pressure accumulator ( 8 ) and worth at a higher energy level than a predetermined rule, preferably about half of the total storage volume, the hydraulic motor ( 3 ) starts up. 13. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß das Antriebsmanagement (7) während der Aufwärmphase des Katalysators (5) aus der Temperaturmessung am Katalysator (5) die Restzeit bis zum Erreichen der Betriebstemperatur bestimmt und den Start des Hydromotors (3) bei Unterschreiten einer aus dem Energieniveau des Hochdruckspeichers (8) ermittel­ ten maximalen Betriebszeit des Hydromotors (3) frei­ gibt.13. The method according to claim 12, characterized in that the drive management ( 7 ) during the warm-up phase of the catalyst ( 5 ) from the temperature measurement on the catalyst ( 5 ) determines the remaining time until the operating temperature is reached and the start of the hydraulic motor ( 3 ) when the temperature falls below one determined from the energy level of the high pressure accumulator ( 8 ) th maximum operating time of the hydraulic motor ( 3 ) releases. 14. Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß der Verbrennungsmotor (2) während der Vorwärmphase des Katalysators (5) vom Triebstrang (10) abgekuppelt ist und nach dem Start parallel zum Hydromotor (3) zugekuppelt wird.14. The method according to any one of claims 8 to 13, characterized in that the internal combustion engine ( 2 ) is uncoupled from the drive train ( 10 ) during the preheating phase of the catalyst ( 5 ) and is coupled in parallel to the hydraulic motor ( 3 ) after the start. 15. Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß das Antriebsmanagement (7) zum Vorwärmen des Katalysators (5) einen vorzugsweise mit Kraftstoff des Verbrennungsmotors (2) betreibbaren Brenner (6) zündet.15. The method according to any one of claims 8 to 14, characterized in that the drive management ( 7 ) for preheating the catalyst ( 5 ) ignites a burner ( 6 ) which can preferably be operated with fuel of the internal combustion engine ( 2 ). 16. Verfahren nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß vor der Zündung des Bren­ ners (6) eine elektrische Aufheizung eines Brennerkata­ lysators (16) erfolgt.16. The method according to claim 15, characterized in that before the ignition of the burner ( 6 ) there is an electrical heating of a Brennerkata analyzer ( 16 ).
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