DE4447138A1 - Anordnung zum Hybridantrieb eines Fahrzeugs - Google Patents

Anordnung zum Hybridantrieb eines Fahrzeugs

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Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Hybridantrieb für ein Fahr­ zeug gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1.
Hybridantriebe wurden unter anderem entwickelt, um einen Verbrennungsmotor effizienter zum Antrieb eines Fahrzeugs betreiben zu können. Hierbei wird der Verbrennungsmotor bei gleichbleibender optimaler Drehzahl betrieben, und sei­ ne Energie wird an einen Generator abgegeben. Die dabei erzeugte elektrische Energie des Generators kann dann je nach Bedarf einer Batterie zur Speicherung zugeführt werden oder an Fahrmotoren an den Rädern weitergeleitet werden, die ebenfalls Elektromotoren sind. Dadurch ist es möglich, daß man auf kurzen In­ nenstadtstrecken die in der Batterie gespeicherte elektrische Energie zum An­ trieb der Fahrmotoren heranzieht, wobei der Verbrennungsmotor abgeschaltet wird. Dies ist aus Gründen der Luftreinhaltung sinnvoll. Bei längeren Fahrten außerhalb der Stadt wird dann wieder der Verbrennungsmotor eingeschaltet, dessen mechanische Energie durch den Generator in elektrische Energie umge­ wandelt wird, die wiederum an die Fahrmotoren abgegeben wird. Durch den Einsatz von Elektromotoren für den Antrieb der Räder kann auf ein mechani­ sches oder hydraulisches Schaltgetriebe verzichtet werden. Die Leistungsauf­ nahme der Antriebsräder regelt sich bei Elektromotoren bekanntlich selbst. Somit entfallen insbesondere Differential, Gelenkwellen, Schwungscheibe und gegebenenfalls Kupplung. Außerdem kann der Generator beim Anlassen als Elektromotor benutzt werden, der durch die Batterie gespeist wird. Es kann auch auf einen Anlasser verzichtet werden. Insgesamt läßt sich also bei einem Fahr­ zeug mit einem derartigen Hybridantrieb Gewicht und Raum einsparen. Auch ist es möglich, daß die Fahrmotoren (Außenläufermotor bzw. Radnabenmotor) als elektrische Bremse eingesetzt werden können, die im wesentlichen verschleiß­ frei arbeitet, indem man sie als Generator betreibt. Diese Energie kann ebenfalls an die Batterie zurückgegeben werden.
Aus DE-OS-14 51 683 ist eine Verbrennungskraftmaschine bekannt, die als doppelt wirkende Freiflugkolbenmaschine arbeitet und als Stelzer-Motor be­ zeichnet wird. Im Gegensatz zu anderen doppelt wirkenden Freiflugkolbenma­ schinen weist dieser Motor axial von innen nach außen ringförmige Ladekam­ mern, ringförmige Brennkammern und ringförmige Kompressorkammern auf. In den Ladekammern, Brennkammern und Kompressorkammern erstreckt sich ein einziger durchgehender, freifliegender Stufenkolben, der zu seiner radialen Mittelebene hin symmetrisch ist. Die Lade- und Brennkammern bilden somit zusammen mit dem Stufenkolben Ringkammern. Jede Ladekammer ist von der zugehörigen Brennkammer nur über eine ringförmige Stufe des Stufenkolbens getrennt und mittels eines kurzen Überströmkanals verbunden. Durch die auf diese Weise erzielte Symmetrie ergeben sich bei jedem Hub gleiche Lade- und Expansionsverhältnisse und gleiche Massenbedingungen. Im Ergebnis zeichnet sich eine derartige Maschine durch einen ruhigen Lauf aus. Dieses Zweitakt-Gegentaktverfahren arbeitet mit Querstromspülung, bei der die Frischgaszufüh­ rung und die Abgasabführung quer zur Kolbenrichtung erfolgen. Der Motor sollte vorzugsweise eingesetzt werden, um ein Medium anzusaugen und es zu komprimieren. Das komprimierte Medium wird dann in einem Kreislauf zum Antrieb einer oder mehrerer Turbinen eingesetzt, die z. B. in den einzelnen Rä­ dern eines Fahrzeugs untergebracht sind. Dieser Turbinenantrieb für die einzel­ nen Räder eines Fahrzeugs ließ sich jedoch nicht in die bestehenden Antriebs­ systeme für Fahrzeuge integrieren.
Es ist somit eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Freiflugkolben-Motor in bestehende Antriebssysteme zu integrieren, um diese noch kompakter, leichtgewichtiger, energiesparender und konstruktiv billiger zu gestalten. Insbe­ sondere ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, bei einem Hybridan­ trieb den Wirkungsgrad zu steigern und gleichzeitig den Raumbedarf zu verrin­ gern.
Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.
Vorteilhafte Ausführungsbeispiele ergeben sich aus den Unteransprüchen.
Weitere Vorteile, Merkmale und Anwendungsmöglichkeiten der Erfindung er­ geben sich aus der Zeichnung.
Fig. 1 zeigt schematisch eine erfindungsgemäße Anordnung zum Hybridantrieb eines Fahrzeugs. Als Verbrennungsmotor und Energiequelle dient ein mit Otto­ kraftstoff oder Dieselkraftstoff betriebener Freiflugkolben-Motor 1. Der Kolben dieses Motors 1 ist mit einer Kolbenstange 9 (nur zum Teil gezeigt) verbunden, deren Längsachse mit der Längsachse des Freiflugkolben-Motors zusammen­ fällt. Die Kolbenstange 9 ist über ein Gelenk 10 mit dem einen Ende eines Pleuels 2 verbunden, dessen anderes Ende mit einer Kurbel 11 einer Kurbelwel­ le 3 verbunden ist. Die Kurbelwelle 3 ist mit dem Rotor (nicht gezeigt) eines Generators 4 drehfest verbunden. Der Generator 4 ist wiederum mit einer Bat­ terie 5 elektrisch verbunden. Außerdem sind an den Generator 4 mehrere Fahr­ motoren 6 angeschlossen, die jeweils ein Rad des Fahrzeugs antreiben. Die Kurbelwelle 3 dient ebenfalls als Antrieb für eine Zündanlage, die mit einer Untersetzung von 2 : 1 betrieben wird, da bei dem Motor 1 zwei Zündpunkte pro Kurbelumdrehung auftreten. Diese mechanisch gesteuerte elektrische Zün­ danlage kann auch durch eine elektronisch gesteuerte elektrische Zündanlage ersetzt sein. Die zum Otto- bzw. Dieselbetrieb des Motors 1 benötigte Vergaser- bzw. Einspritzanlage ist vorzugsweise an dem Kurbelgehäuse 12 montiert.
Die Erfindung ist nicht auf das in Fig. 1 gezeigte Ausführungsbeispiel be­ schränkt. Es können auch mehrere Motoreinheiten jeweils über ein Pleuel 2 und eine Kurbel 11 Energie auf eine Kurbelwelle 3 übertragen, wobei die einzelnen Motoreinheiten vorzugsweise in einem einzigen Motorblock zusammengefaßt sind. Je nach Bedarf können dann entweder alle oder nur ein Teil der Motorein­ heiten betrieben werden. Bei einem sechszylindrigen Motorblock werden dann vorteilhafterweise zwei, oder sechs Einheiten gleichzeitig betrieben. Hier­ durch erhöht sich die Flexibilität des gesamten Hybridantriebs zusätzlich. Bei zusätzlichem Leistungsbedarf kann bei einem derartigen erfindungsgemäßen Hybridantrieb daher zusätzlich auf die Batterie 5 und/oder auf zusätzliche Mo­ toreinheiten zurückgegriffen werden.

Claims (3)

1. Anordnung zum Hybridantrieb eines Fahrzeugs, insbesondere eines Auto­ mobils, mit
  • - einer doppelt wirkenden Freiflugkolbenmaschine (1), deren Kolben eine linea­ re Hin- und Herbewegung durchführt,
  • - einem Generator (4), in dem mechanische Energie einer Drehbewegung in elektrische Energie umgewandelt wird,
  • - einer Batterie (5) zur Speicherung elektrischer Energie,
  • - mindestens einer Elektromotor/Generator-Einheit (6) zum Antrieb der Räder, wobei je nach Bedarf ein erster Teil der elektrischen Energie der Batterie (5) zur Speicherung und ein zweiter Teil der elektrischen Energie der Elektromotor/ Generator-Einheit (6) zugeführt wird, dadurch gekennzeichnet, daß die lineare Hin- und Herbewegung der Freiflugkolbenmaschine (1) mittels eines Pleuels (2) und einer Kurbelwelle (3) in die Drehbewegung umgesetzt wird.
2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Kolben der Freiflugkolbenmaschine über eine Kolbenstange (9) verlängert ist, die mit dem Pleuel (2) gelenkig verbunden ist.
3. Anordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Elek­ tromotor/Generator-Einheit (6) aus mindestens zwei dezentralen Elektromo­ tor/Generator-Einheiten besteht, die jeweils unabhängig voneinander je nach Fahrbetrieb an ein Rad des Fahrzeugs Energie abgeben oder von ihm aufnehmen können.
DE4447138A 1994-12-29 1994-12-29 Anordnung zum Hybridantrieb eines Fahrzeugs Withdrawn DE4447138A1 (de)

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