DE3740097A1 - System zur leistungsausnutzung von verbrennungsmotoren durch externen antrieb der nebenaggregate und deren einsatz zur energiebereitstellung - Google Patents

Description

Das System zur Leistungsausnutzung von Verbrennungsmotoren durch externen Antrieb der Nebenaggregate und deren Einsatz zur Energiebereitstellung ist ein von der Motordrehzahl un­ abhängiges Energieversorgungssystem der Nebenaggregate für Kraftfahrzeuge.

Die bisherige Konzeption der Motoren sieht einen direkten Antrieb der wichtigsten Nebenaggregate, wie Generator, Wasserpumpe und evtl. Servolenkung, über Keil­ riemen vor. Dieser Antrieb ist drehzahlabhängig und wird von der Kurbelwelle angetrieben. Mit dieser Antriebsart entste­ hen erhebliche Leistungsverluste und zusätzlich Reibungs­ verluste, die bis zu 20% der Leistung ausmachen können. Das wiederum bedeutet einen erhöhten Kraftstoffanteil, der für die Versorgung der Aggregate bereitgestellt wird. Dieser Kraftstoff wird der Motorleistung auch bei niedriger Dreh­ zahl entzogen.

Aufgabe ist es daher, ein Versorgungssystem zu entwic­ keln, das drehzahlunabhängig ist und die Motorleistung nicht wesentlich beansprucht. Die Motorleistung soll uneinge­ schränkt zum Antrieb genutzt werden.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß zu­ nächst alle Nebenaggregate vom Motorantrieb per Keilriemen abgekoppelt werden. Damit entfallen alle Keilriemen und An­ triebswellen am Motor und Nebenaggregaten. Der Motor leistet bereits im Leerlauf und in niedrigen Drehzahlen mehr.

Wenn die Kurbelwelle als Hauptantrieb entfällt, dann muß eine Ersatzenergie bzw. Ersatzantrieb geschaffen werden. Als neuer Antrieb für alle Aggregate dient der im Motorge­ häuse ständig anstehende Öldruck, der für seine jetzige Aufgabe überdimensioniert ist und sowieso vorhanden ist. In der Regel befindet sich im Motorgehäuse ein ständiger Druck von ca. 5 bar. Dieser Druck wird von einer Ölpumpe aufgebaut, die über die Nockenwelle ständig angetrieben wird.

Die Erfindung basiert nun darauf, daß dieser ständig anste­ hende Druck als Abtrieb und Energieträger für die Neben­ aggregate genutzt wird. Dazu wird die Ölpumpe, sie kann auch durch eine entsprechend stärkere Pumpe ersetzt werden, mit einer zusätzlichen Versorgungsleitung versehen, die nach außerhalb des Motorblocks führt. Hier verzweigt sich die Leitung. Eine führt auf dem kürzesten Wege zum Genera­ tor (Lichtmaschine), die andere ist die Zuleitung für alle anderen Aggregate. Ein weiterer Abgang ist für die Druck­ überwachung vorgesehen.

Auf der Antriebswelle der Lichtmaschine wird der Ölmotor aufgebracht, der die notwendigen Drehzahlen für eine ein­ wandfreie Funktion liefert. Dieser Ölmotor ist so beschaf­ fen, daß eine ausreichende Drehzahl erreicht wird, um eine ausreichende Leistung der Lichtmaschine zu erzielen. Das abfließende Öl wird vom Ölmotor drucklos über eine Rohr­ leitung in die Ölwanne des Motors zurückgeleitet.

Der kurze Weg ist notwendig, daß sofort Druck am Ölmotor ansteht, damit beim Starten des Motors auch fast gleich­ zeitig eine entsprechende Leistung erzeugt wird. Damit ein ausreichender sofortiger Druck sichergestellt ist, wird zunächst nur dieser primäre Kreislauf geöffnet, während der Sekundärkreislauf so lange geschlossen bleibt, bis ausrei­ chend Strom in der Lichtmaschine erzeugt wird. Steht aus­ reichend Strom an, wird der Sekundärkreislauf mittels eines Magnetschalters elektrisch geöffnet. Dieser Schaltvorgang geschieht automatisch.

Der Sekundärkreislauf wird, falls erforderlich, durch eine Niederdruckpumpe unterstützt, die von der Lichtmaschine ge­ speist wird. Sie sorgt nötigenfalls für den Druck, wenn auf eine stärkere Version der Ölpumpe im Motor verzichtet wird. Von der Niederdruckpumpe geht eine Leitung zu allen anderen Ölmotoren, die die Nebenaggregate betreiben.

Gleichfalls geht von allen Ölmotoren eine Leitung in eine Sammelleitung, die das Öl zurück zur Ölwanne im Motor führt. Diese Rückführung geschieht mit dem Restdruck oder drucklos. Die Zuleitungen sind in ihrem Querschnitt so zu dimensionieren, daß für alle Aggregate eine ausreichende Leistung bzw. Druck zur Verfügung steht und auch am letzten Ölmotor genügend Druck vorhanden ist.

Die Steuerung der Ölmotoren geschieht über elektromagne­ tische Schalter, wahlweise auch per Hand mittels eines Ventils. Jedoch sind motorunterstützende Aggregate, wie z. B. Wasserpumpe, nicht per Hand zu steuern. Sie werden automatisch im Zusammenhang mit der Lichtmaschine ge­ steuert. Alle anderen Aggregate, wie z. B. Fensterheber, Scheibenwischer, werden individuell per Hand durch Ein- und Ausschalten eines Schalters betätigt.

Die Steuerung kann darüber hinaus auch elektronisch erfolgen. Das gesamte System kann auch elektronisch über­ wacht werden.

Der Platz für die Ölmotoren kann zu einen frei gewählt wer­ den und zum anderen ist er abhängig vom Aggregat und seiner Aufgabe. Die Wasserpumpe ist z. B. fest im Kühlkreislauf in­ tegriert und kann deswegen nicht an einem anderen beliebigen Platz eingebaut sein. Die Wasserpumpe wird so eingebaut, daß ein Antrieb mit einem Ölmotor möglich ist.

Mit dieser Antriebs- und Versorgungstechnik ist es möglich, auch andere vorteilhafte und nützliche Details an einem Kraftfahrzeug einzubauen. Die Erfindung sieht deshalb vor, einen Kleinkompressor einzubauen, der es bei Reifenpannen erlaubt, den nötigen Reifendruck zu erhalten. Gleichzeitig dient dieser Kleinkompressor dazu, einen Luftschrauber zu betätigen, um den defekten Reifen zu wechseln. Dieser Öl­ motor, der den Kompressor antreibt, wird bei Bedarf zuge­ schaltet.

Eine weitere Möglichkeit besteht darin, bereits unter dem Kraftfahrzeug einen Anschluß für einen öldruckbetätigten Hubzylinder vorzusehen. Dieser Hubzylinder wird im Bedarfs­ fall, z. B. bei einer Reifenpanne, in eine dafür vorgesehene Halterung eingeschoben und mit einer flexiblen Druckleitung an die Zu- und Ableitung der Öldruckleitung mit einem Schnellverschluß angeschlossen. Auf diese Weise kann das Kraftfahrzeug aufgebockt werden. Nötigenfalls kann dieses auf beiden Seiten gleichzeitig geschehen. Zusätzlich besteht die Möglichkeit, den Hubzylinder mit Rollen zu versehen, die von einem Ölmotor angetrieben werden, um das Fahrzeug in eine Parklücke einzuparken.

Die Erfindung zeichnet sich besonders in mehreren Punkten aus. Erheblich Leistungs- und Reibungsverluste werden ver­ mieden. Die Motorleistung wird bereits bei niedrigen Dreh­ zahlen erhöht. Das bedeutet, bei konstanter Leistung ver­ ringert sich der Verbrauch an Kraftstoff.

Ölmotoren sind gegenüber Elektromotoren erheblich preis­ werter und kleiner. Sie nehmen wesentlich weniger Platz in Anspruch. Darüber hinaus können Ölmotore unabhängig vom Motor an jedem beliebigen Platz untergebracht werden. Die Anordnung der Motoren im Motorraum ist übersichtlicher und reparaturfreundlicher.

Ein weiterer wesentlicher Vorteil liegt in der universellen Anwendbarkeit der Ölmotoren. Mit ihnen kann jedes Aggregat mit individuellem Druck und individueller Drehzahl angetrie­ ben werden.

Weitere Einzelheiten und Vorteile des Erfindungsgegenstandes ergeben sich aus den nachfolgenden Beschreibungen der Zeichnung, in der die beschriebenen Ausführungs­ möglichkeiten mit den dazu notwendigen Einzelheiten darge­ stellt sind. Es zeigt

Fig. 1 eine schematische Darstellung des drehzahlunab­ hängigen auf Öldruck basierenden Versorgungs­ systems. Zu sehen sind der Motor (1) mit Ölpumpe (2) und Ölwanne (3), den Zu- und Ableitungen (8, 10, 11), den Ölmotoren (5, 7, 12, 13, 14, 16, 17, 18, 19, 20) sowie den dazugehörigen Magnetventile.

Bei dem in Fig. 1 schematisch dargestellten Objekt handelt es sich um ein externes Energieversorgungssystem für Kraft­ fahrzeuge. Energiespender für dieses System ist die im Motor (1) befindliche Öldruckpumpe (2). Sie sorgt für den nötigen Druck, der für die an einer von ihr abgebenden Rohrleitung (10) angeschlossenen Ölmotoren (5, 7, 12, 13, 14, 16, 17, 18, 19, 20) erforderlich ist. Die Rohrleitungsquerschnitte der Rohr­ leitungen (10, 11) sind auf die Anzahl und die Durchfluß­ geschwindigkeit bzw. Drehzahl und Leistung der Ölmotoren abzustimmen. Erforderlichenfalls kann eine weitere Nieder­ druckpumpe (22) als Druckverstärker in das System eingebaut werden.

Das durch die Ölmotoren gelaufene Öl wird in einer Sammel­ leitung (11) gesammelt und zurück in die Ölwanne (3) ge­ führt.

Die Steuerung des Systems übernimmt ein mit der Lichtmaschine (4) verbundenes Relais, daß unmittelbar nach genügender Stromerzeugung die Magnetventile (6) öffnet, damit das Betriebssystem des Motors funktionsfähig ist. Im Bedarfs­ fall können die weiteren Ventile (15) per Knopfdruck betätigt werden. Dabei werden immer mindestens zwei Ventile (15) gleichzeitig betätigt, nämlich immer das in der Zuleitung (10) sitzende Hauptventil und das entspre­ chend gewählte Ventil am Ölmotor. Die Drucküberwachung geschieht durch die Rohrleitung (8) und dem Druckmanometer (9).

Fig. 1 zeigt weiterhin die Möglichkeit, über die Steckver­ bindung (21) weitere Ölmotoren je nach Bedarf anzu­ schließen. Mit dieser Möglichkeit wird das System erweite­ rungsfähig.

Claims (10)

1. Das System zur Leistungsausnutzung von Verbrennungsmo­ toren durch externen Antrieb der Nebenaggregate und deren Energiebereitstellung besteht darin, daß der Verbren­ nungsmotor (1) eines Kraftfahrzeuges nicht mehr die Auf­ gabe hat, zusätzlich Nebenaggregate anzutreiben; der An­ trieb aller Nebenaggregate erfolgt statt dessen über die im Motor befindliche Ölpumpe und deren konstantem Öl­ druck; das System besteht aus der Ölpumpe (2), den Rohr­ leitungen (8, 10, 11), die Ölpumpe und weitere Ölmo­ toren (5, 7, 12, 13, 14, 16, 17, 18, 19, 20) miteinander verbinden und einer Niederdruckpumpe als Druckverstärker (22); die Steuerung besteht aus handbetätigten Ventilen und/oder elektrisch betätigten Magnetschaltern (6, 15); das System ist von der Drehzahl des Motors unabhängig und dadurch gekennzeichnet, daß es für sich alleine eine Versorgungseinheit darstellt und durch den ständig anstehenden konstanten Öldruck der motoreigenen Ölpumpe (2) versorgt wird.

2. Schutzanspruch nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Öldruck des Motors (1) zunächst einen Ölmotor (5) antreibt, der die Leistung hat, den Generator (Lichtmaschine) (4) anzutreiben; die Lichtmaschine (4) versorgt alle weiteren elektrisch betriebenen Aggregate.

3. Schutzanspruch nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Öldruck des Motors (1) über eine Niederdruck­ pumpe (22) verstärkt wird; der Druck ist über ein Getrie­ be stufenlos einstellbar; alternativ kann die motoreigene Ölpumpe (2) entsprechend der Leistung der Verbraucher (5, 7, 12, 13, 14, 16, 17, 18, 19, 20) dimensioniert werden.

4. Schutzanspruch nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jedes nicht elektrisch betriebene Nebenaggregat, z. B. Servolenkung, Wasserpumpe, über einen Ölmotor (7, 12) angetrieben wird.

5. Schutzanspruch nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß weitere Aggregate zur Erweiterung des Systems ange­ schlossen werden können.

6. Schutzanspruch nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß es sich bei den weiteren Aggregaten um einen Klein­ kompressor (20) handelt, der dazu benutzt wird, um z. B. Reifen aufzupumpen oder um einen luftbetriebenen Schlagschrauber zu versorgen.

7. Schutzanspruch nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß es sich bei weiteren Aggregaten um einen öldruckbe­ triebenen Hubzylinder handelt, der im Bedarfsfall an das System angeschlossen wird (21), um das Kraftfahrzeug für Reparaturen, z. B. Reifenwechsel, anzuheben; weiterhin besteht die Möglichkeit, weitere Antriebe, z. B. Fenster­ heber (19), Sitzverstellung (18), Scheibenwischer (17), mit einer Ölhydraulik zu versehen.

8. Schutzanspruch nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sämtliche aggregatantreibende Ölmotoren (5, 7, 12, 13, 14, 16, 17, 18, 19, 20) durch handbetätigte Ventile und/oder elektrisch gesteuerte Magnetventile (6, 15) betätigt werden; die Überwachung des Systems kann elektronisch er­ folgen.

9. Schutzanspruch nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Erweiterung des System Steckkupplungen (21) an günstigen, zugänglichen Stellen im Rohrleitungssystem angebracht werden, die es erlauben, auch zusätzliche Aggregate, die nicht im Kraftfahrzeug eingebaut sind, zu betreiben; das sind eine Hubvorrichtung, um das gesamte Fahrzeug zu heben, oder eine daraus resultie­ rende Parkhilfe sein, um das Fahrzeug seitlich in eine Parklücke zu bewegen.

10. Schutzanspruch nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Öldruckanlage als Hydraulikpumpe eingesetzt wird, um die Karosserie in eine bestimmte fahrgünstige Lage zu bringen.