DE60002157T2

DE60002157T2 - Multifunktionelles integralsystem für ein kraftfahrzeug

Info

Publication number: DE60002157T2
Application number: DE60002157T
Authority: DE
Inventors: Galin Stefanov Raychinov
Original assignee: Individual
Current assignee: Raychinov Galin Stefanov Sofia Bg
Priority date: 1999-01-20
Filing date: 2000-01-11
Publication date: 2004-04-08
Anticipated expiration: 2020-01-12
Also published as: DE60002157D1; EP1144824A1; EP1144824B1; US6539711B1; RU2001123421A; ATE237747T1; AU1959000A; BG63128B1; WO2000043652A1; BG103104A

Description

Technischer Bereich
Die Erfindung betrifft ein multifunktionelles Integralsystem für Kraftfahrzeuge und besonders für solchen, die mit einem Verbrennungsmotor und mit wenigstens einem hydraulischen Hilfsmechanismus ausgerüstet sind und findet eine Anwendung meistens im Kraftfahrzeugbau von Leicht- und Lastkraftfahrzeugen und Autobussen.
Stand der Technik
Kein System ist bekannt, das ähnlich dem System zur vorliegenden Erfindung gleichzeitig die folgenden Funktionen erfüllen kann: Nutzung der Energie der abgearbeiteten Gase, Nutzung der Trägheitsenergie beim Willensbedingten Aufhalten des Kraftfahrzeuges und/oder seines Motors vom Kraftfahrer, Versorgung mit hydraulischem Fluid unter Druck des/der hydraulischen Hilfsmechanismusses/men und Sammeln des Fluids von diesem/n, wie auch Unterstützung der Arbeit des Startersystems des Motors.
Bezüglich der einzelnen Funktionen der Erfindung sind die nachstehenden Systeme bekannt:
Turbocompaundsysteme für Verbrennungsmotoren, bei denen die Energie der abgearbeiteten Gase durch eine Turbine genutzt ist, welche Turbine die Wärmeenergie in mechanische Energie umwandelt und durch eine Transmission sie als zusätzliche Leistung der Welle des Motors übergibt (Patent der VSA No. 2,585,968, Patent der VSA No. 4,586,337, Patent der VSA No. 4,832,311 und Patent der VSA No. 4,882,906). Die basischen Probleme, die vor den Turbocompaundsystemen stehen sind die großen Differenzen in den Frequenzen der Änderung der vorübergehenden Winkelgeschwindigkeiten und der vorübergehenden Drehmomente der Turbine und der Welle des Motors, und die Tatsache, daß man eine gute Effektivität der Gasturbine bei relativ viel höherer Drehgeschwindigkeit erreichen kann, welche Drehgeschwindigkeit außerdem nicht in ständigem Verhältnis mit der Drehgeschwindigkeit der Welle des Motors bei den unterschiedlichen Funktionsregimen desselben steht. Die Lösung dieser Probleme bei manchen der bekannten Turbocompaundsysteme durch eine Transmission mit großen und unbeständigen Getriebeverhältnissen und mit hydrodynamischen Muffen zum Löschen der Differenzen zwischen der Frequenzen der Veränderung der vorübergehenden Winkelgeschwindigkeiten (Patent der VSA No. 2,585,968, Patent der VSA No. 4,586,337, Patent der VSA No. 4,832,311 und Patent der VSA No. 4,882,906), führen zu Mangeln wie zu großes Volumen. Gewicht, große Kompliziertheit, großen Preis der Systeme und niedriger Wirkungsgrad, und bei einem der bekannten Systeme (Patent der VSA No. 4,832,311) gibt es ein zusätzlicher Mangel – das Vorhandensein eines voluminösen, komplizierten und unzuverlässigen einstellbaren Auslaufsystems des Motors.
Von den Patent der VSA No. 4,805,409 und Patent der VSA No. 4,894,992 sind auch die Turbocompaundsysteme mit einer elektrischen Transmission bekannt. Ihre Mängel sind ein großes Gewicht und Volumen mit einem niedrigen Wirkungsgrad, wie auch die komplizierten und teueren Einrichtungen zur Einstellung der Drehgeschwindigkeit des Elektromotors und das Koordinieren der Drehgeschwindigkeit des Elektromotors mit der Drehgeschwindigkeit des Verbrennungsmotors.
Das Turbocompaundsystem (Patent der VSA No. 5,079,913) mit einer gemischten mechanischen und elektrischen Transmission ist bekannt. Sie vereinigt in sich die basischen Mängel der Systeme mit einer mechanischen und der Systeme mit einer elektrischen Transmission.
Bekannt sind auch hydraulische Systeme, die eine Förderung des hydraulischen Fluids unter Druck zu einem hydraulischen Hilfsmechanismus/men sichern, meistens ein hydraulischer Hilfs-Betätigungsmechanismus des Lenksystems des Kraftfahrzeugs und Sammeln des Fluids aus ihm/ihnen (Patent der VSA No. 5,505,276 und Patent der VSA No. 5,749,431). Sie bestehen aus einem mechanischen Getriebe, durch welche die hydraulische Pumpe ständig durch den Motor getrieben wird, und aus einem Tank für das hydraulische Fluid. Die Mängel solcher Systeme sind: ein erhöhter Verbrauch des Kraftstoffes und entsprechend schädliche Emissionen des Kraftfahrzeugs, wegen des ständigen Treibens der Pumpe durch den Motor, einschließlich während der meisten Zeit, wenn der hydraulische Hilfsmechanismus nicht funktioniert, wie auch der Umstand, daß während dieser Zeit das ganze System ein Gewichts- und Volumenballast darstellt, in dem man gewissen Geldmittel angelegt hat, aber der zu nützlichen Funktionen nicht gebraucht ist;
Bekannt ist das regenerierende Bremssystem für ein Kraftfahrzeug (Patent der VSA No. 5,050,936), bestehend aus einem Verteilerkasten, angebracht zwischen dem Getriebekasten und dem Hauptgetriebe des Kraftfahrzeugs, verbunden durch mindestens eine elektromagnetische Kupplung mit der hydraulischen Pumpe/Motor, verbunden mit zwei hydraulischen Akkumulatoren für niedrigen und hohen Druck, mit Ventilen, mit einer Menge von Sensoren zur Überwachung der Motorparameter und mit dem basischen Bremssystem des Kraftfahrzeugs, wie auch zur Überwachung der Lage des Bremspedals, und mit einem Computer, der mit den Sensoren, den Ventilen für die hydraulische Pumpe/Motor und dem/n elektromagnetischen Kupplung/en verbunden ist. Bei einer Regime des Willensbedingen Aufhaltens des Kraftfahrzeugs vom Kraftfahrer, betätigt der Computer die elektromagnetische/n Kupplung/en, und die hydraulische Pumpe/Motor ist in Pumpenfunktion umgeschaltet, wobei sie als eine Bremse arbeitet, die im hydraulischen Akkumulator für Hochdruck diesen Teil der Trägheitsenergie beim Aufhalten akkumuliert, der ihr übertragen war. Bei der nachfolgenden Beschleunigung des Kraftfahrzeugs wird die hydraulische Pumpe/Motor zu einem Motor umgeschaltet – mit Fluid aus dem hydraulischen Akkumulator für Hochdruck und nutzt die akkumulierte Energie durch die Übertragung eines zusätzlichen Drehmoments der Auslaufwelle des Getriebekastens des Kraftfahrzeugs. Bei der gleichmäßigen Bewegung wird/werden die elektromagnetische/n Kupplung/en ausgeschaltet, womit die mechanische Verbindung zwischen der Transmission des Kraftfahrzeugs und der hydraulischen Pumpe/Motor unterbrochen wird. Dieses System besitzt einige basischen Mängel. Wegen seiner Verbindung mit der Transmission des Kraftfahrzeugs nach seinem Getriebekasten, funktioniert das System mit kleinen Drehgeschwindigkeiten und großen Drehmomenten, das ein großes Gewicht und Volumen seiner mechanischen und hydraulischen Einheiten bedingt. Außerdem ist das System kompliziert, mit vielen Einheiten, aber dafür erfüllt es keine anderen Funktionen. Infolge des Gewichts, sind das Volumen und der Preis des Systems zu hoch und sein Instandhalten ist zu teuer im Vergleich mit der einzigen Funktion, die es nur in einem relativ geringen Teil der Zeit des Funktionierens des Kraftfahrzeugs erfüllt;
Keine Systeme für Unterstützung der Funktion des Startersystems des Motors bei seinem Starten sind bekannt.
Zusammenfassung
Die Aufgabe der Erfindung ist das Schaffen eines multifunktionellen Integralsystems, das den Verbrauch des Kraftstoffes und entsprechend der schädlichen Emissionen des Kraftfahrzeugs ausgerüstet mit einem Verbrennungsmotor, durch die Nutzung der Energie der abgearbeiteten Gase des Motors und der Trägheitsenergie bei einem Willensbedingten Aufhalten des Kraftfahrzeugs und/oder seines Motors vom Kraftfahrer reduzieren wird, wobei es gleichzeitig die Förderung des hydraulischen Fluids unter Druck zu den hydraulischen Hilfsmechanismen des Kraftfahrzeugs und Sammeln des Fluids von diesen sichern wird, wie auch die Funktion des Startersystems des Motors unterstützen wird und gleichzeitig eine maximale Einfachheit und ein minimales Volumen, Gewicht und Preis des Systems, durch die integrierte multifunktionelle Nutzung des überwiegendes Teils ihrer Einheiten sichern wird.
Entsprechend der Erfindung wird die Aufgabe durch das multifunktionelle Integralsystem für ein Kraftfahrzeug ausgerüstet mit einem Verbrennungsmotor und mit mindestens einem hydraulischen Hilfsmechanismus, wobei das System auch einen Tank für das Fluid einschließt, der mit dem Auslauf des hydraulischen Hilfs-Betätigungsmechanismusses verbunden ist. Charakteristisch für das System ist, daß es aus einem hydraulischen Akkumulator besteht, der durch ein elektrisch betätigten Ventil mit dem Einlauf der hydraulischen Pumpe/Motor verbunden ist, und die Welle der hydraulischen Pumpe/Motor ist durch ein mechanisches Getriebe mit der Welle des Kraftfahrzeugs verbunden, und der hydraulische Akkumulator ist durch ein Rückschlagventil auch mit dem Auslauf der hydraulischen Pumpe/Motor verbunden, wobei der hydraulische Akkumulator auch mit dem Einlauf des/r hydraulischen Hilfs-Betätigungsmechanismusses/men verbunden ist, und der Auslauf der hydraulischen Pumpe/Motor ist durch ein anderes elektrisch betätigte Ventil mit einem Tank für das hydraulische Fluid verbunden, welcher auch mit dem Einlauf der hydraulischen Pumpe/Motor durch ein Rückschlagventil verbunden ist, wobei die beide elektrisch betätigte Ventile elektrisch mit einem Mikrocomputer verbunden sind, der auch mit einem Sensor zur Überwachung des Druckes und/oder der Menge des Fluids verbunden ist, verbunden hydraulisch mit dem hydraulischen Akkumulator und der Mikrocomputer ist auch mit mindestens einem Sensor zur Überwachung der Motorparameter verbunden.
In einer zweckmäßigen Ausführung schließt das System auch eine Gasturbine, am Auslaufrohr des Motors des Kraftfahrzeugs angebracht, wobei die Welle der Gasturbine mechanisch mit der Welle der hydraulischen Pumpe verbunden ist, und der Tank für das hydraulische Fluid ist mit dem Einlauf der hydraulischen Pumpe verbunden, wessen Auslauf mit dem hydraulischen Akkumulator verbunden ist.
Bei dieser Ausführung ist es passend, man die Welle der Gasturbine mit der Welle der hydraulischen Pumpe durch ein mechanisches Getriebe mit einem senkenden Übertragungsverhältnis zu verbinden.
Bei diesen zwei Ausführungen ist es zweckmäßig, man zwischen der hydraulischen Pumpe und dem hydraulischen Akkumulator einen Sensor zur Überwachung der Bewegung des hydraulischen Fluids anzubringen, der mit dem Mikrocomputer verbunden ist.
In Kombination mit der basischen Ausführung und/oder mit jeder der obig beschriebenen Variantausführungen ist es passend man die hydraulische Pumpe/Motor und/oder die hydraulische Pumpe mit elektrisch betätigten Mechanismen zur Regelung der Volumenkapazität auszurüsten, welche Mechanismen elektrisch mit dem Mikrocomputer verbunden sind.
In Kombination mit jeder der obig beschriebenen Variantausführungen kann man ein Bypass-Rohr zwischen dem Einlaß und Auslaß der Gasturbine für die abgearbeiteten Gase vorsehen, in welchem Rohr man das Bypassventil anbringen wird.
Bei diesen Varianten der Ausführung kann das Bypassventil mit einem elektrisch betätigten Mechanismus zum Öffnen ausgerüstet sein, welches Mechanismus elektrisch mit dem Mikrocomputer verbunden ist, mit dem auch zwei zusätzlichen Sensoren zur Überwachung des Druckes der abgearbeiteten Gase vor und nach der Gasturbine verbunden sind.
Die Aufgabe wurde gelöst auch mit einem multifunktionellen Integralsystem für ein Kraftfahrzeug ausgerüstet mit einem Verbrennungsmotor, mit einem Mikrocomputersystem zur Steuerung der Motorfunktion, bestehend aus mindestens einem Mikrocomputer mit dem wenigstens ein Sensor zur Überwachung der Motorparameter verbunden ist, und ausgerüstet mit mindestens einem hydraulischen Hilfsmechanismus, wobei das System einen Tank für das hydraulische Fluid einschließt und charakterisiert sich damit, daß es auch einen hydraulischen Akkumulator einschließt, der durch ein elektrisch betätigte Ventil mit dem Einlauf der hydraulischen Pumpe/Motor verbunden ist, wessen Welle durch ein mechanisches Getriebe mit der Welle des Motors verbunden ist, und der hydraulische Akkumulator ist durch ein Rückschlagsventil mit dem Auslauf der hydraulischen Pumpe/Motor, wobei der hydraulische Akkumulator auch mit dem Einlauf des/der hydraulischen Hilfs-Betätigungsmechanismusses/men verbunden ist, und der Auslauf der hydraulischen Pumpe/Motor durch ein anderes elektrisch betätigte Ventil mit dem Tank für das hydraulische Fluid verbunden ist, der auch mit dem Einlauf der hydraulischen Pumpe/Motor (11) durch ein Rückschlagventil verbunden ist, wobei beide elektrisch betätigten Ventile elektrisch mit dem Mikrocomputer verbunden sind, der auch mit einem Sensor zur Überwachung des Druckes und/oder der Menge des Fluids verbunden ist, welcher Sensor hydraulisch mit dem hydraulischen Akkumulator verbunden ist.
Bei einer Variante der Ausführung schließt das multifunktionelle Integralsystem auch eine Gasturbine ein, die am Auslaufrohr des Motors des Kraftfahrzeugs angebracht ist, wobei die Welle der Gasturbine mechanisch mit der Welle der hydraulischen Pumpe verbunden ist, und der Tank für das hydraulische Fluid auch mit dem Einlauf der hydraulischen Pumpe verbunden ist, wessen Auslauf mit dem hydraulischen Akkumulator verbunden ist.
Bei dieser Variante der Ausführung ist es passend, man die Welle der Gasturbine mit der Welle der hydraulischen Pumpe durch ein mechanisches Getriebe mit einem senkenden Übertragungsverhältnis zu verbinden.
In Kombination mit einer der obig beschriebenen bevorzugten Ausführungen ist es möglich man einen Sensor zur Überwachung der Bewegung des hydraulischen Fluids zwischen der hydraulischen Pumpe und dem hydraulischen Akkumulator anzuschließen, der mit dem Mikrocomputer verbunden ist.
Andere bevorzugten Varianten der Ausführung sind geschafft durch die Vereinigung der Kennzeichen der basischen Variante der Ausführung und/oder der obig beschriebenen Varianten der Ausführung mit einer Lösung, die sich damit charakterisiert, daß die hydraulische Pumpe/Motor und/oder die hydraulische Pumpe mit elektrisch betätigten Mechanismen zur Regelung der Volumenkapazität ausgerüstet sind, welche Mechanismen elektrisch mit dem Mikrocomputer verbunden sind.
In anderen Varianten der Ausführung einer der obig beschriebenen bevorzugten Ausführungen des Systems ist es charakteristisch, daß ein Bypass-Rohr für die abgearbeiteten Gase zwischen dem Einlaß und dem Auslaß der Gasturbine vorhanden ist, in welchem Rohr das Bypassventil angebracht ist.
Bei diesen Varianten ist es passend, man das Bypassventil mit einem elektrisch betätigten Mechanismus zum Öffnen auszurüsten, welcher Mechanismus elektrisch mit dem Mikrocomputer verbunden ist, mit dem auch zwei zusätzlichen Sensoren zur Überwachung des Druckes der abgearbeiteten Gase vor und nach der Gasturbine verbunden sind.
Die Vorteile des Systems entsprechend der Erfindung bestehen in Folgendem:
Dank der Verbindungen zwischen den Einheiten des Systems, sichert es eine ständige Versorgung des/der hydraulischen Hilfs-Betätigungsmechanismusses/men mit hydraulischem Fluid unter Druck aus dem hydraulischen Akkumulator, der durch die hydraulische Pumpe und/oder durch die hydraulische Pumpe/Motor, wenn diese in einer Pumpenregime funktioniert, versorgt wird. Das System sichert auch eine Nutzung der Energie der abgearbeiteten Gase, durch die Gasturbine und die hydraulische Transmission realisiert durch die hydraulische Pumpe, den hydraulischen Akkumulator und die hydraulische Pumpe/Motor wenn die letzte in einer Motorregime funktioniert, infolge des Öffnens der elektrisch betätigten Ventile durch den Mikrocomputer. Das System sichert auch das Akkumulieren eines Teils der Trägheitsenergie bei einem Willensbedingten Aushalten des Kraftfahrzeugs und/oder des Motors vom Kraftfahrer, durch die in einer Pumpenregime funktionierenden hydraulische Pumpe/Motor und den hydraulischen Akkumulator, und sichert auch die Nutzung der akkumulierten Energie bei einer nachfolgenden Beschleunigung des Kraftfahrzeugs, durch die als Motor mit Fluid aus dem hydraulischen Akkumulator funktionierende hydraulische Pumpe/Motor, infolge des Öffnens der elektrisch betätigten Ventile durch den Mikrocomputer. Das System sichert auch die Unterstützung des Startersystems des Motors, durch die entsprechende Betätigung der hydraulischen Pumpe/Motor als ein Motor, beim Starten des Motors falls ein Druck und/oder ein Fluid im hydraulischen Akkumulator vorhanden ist. Bei dem Funktionieren des Systems zur Nutzung der abgearbeiteten Gase, erfüllt der hydraulische Akkumulator zwei Rollen: die Rolle eines Dämpfers, womit er das Problem des Löschens der Differenzen in den Frequenzen der vorübergehenden Winkelgeschwindigkeiten der Gasturbine und der Welle des Motors löst; und die Rolle eines Tanks für hydraulisches Fluid unter Druck stehend, womit er das Problem der Notwendigkeit eines nichtkonstanten Übertragungsverhältnisses zwischen der Gasturbine und dem Motor für gewissen Zeitspannen löst. Das Übertragungsverhältnis selbst wird durch die unterschiedlichen Volumenkapazitäten der hydraulischen Pumpe und der hydraulischen Pumpe/Motor gesichert. Bei den Varianten mit einstellbaren Volumenkapazitäten der hydraulischen Pumpe/Motor und/oder der hydraulischen Pumpe, löst man präziser die Probleme des Übertragungsverhältnisses und seinen nichtkonstanten Wert, durch die entsprechende Einstellung der Volumenkapazitäten durch den Mikrocomputer während des Funktionierens des Systems.
Der basische und prinzipielle Vorteil des Systems entsprechend der Erfindung ist seine Multifunktionalität. Es erfüllt die Funktionen aller Arten von Systemen, die obig bei dem vorstehenden Stand der Technik untersucht wurden, wobei es ein Volumen, ein Gewicht, eine Kompliziertheit und einen Preis besitzt, die vergleichbar und sogar kleiner als diejenigen eines Systems der untersuchten Arten sind. Außerdem realisiert sie auch eine Unterstützung des Startersystems des Motors.
Das System besitzt Vorteile entsprechend der Erfindung auch im Vergleich mit jedem der untersuchten Systeme einzeln wie es folgt:
Gegen den bekannten Turbocompaundsystemen:

– eine höhere Effektivität bei der Nutzung der Energie der abgearbeiteten Gase;
– kleineres Gewicht, Volumen und kleineren Preis.

Gegen den bekannten hydraulischen Systemen zur Versorgung der hydraulischen Hilfsmechanismen von Kraftfahrzeugen bestehen die Vorteile darin, daß alle Einheiten des Systems ständig im Erfüllen von nützlichen Funktionen eingeschlossen sind, unabhängig davon, ob der hydraulische Mechanismus in einem Zeitpunkt funktioniert, und in dem Umstand, daß es weniger Leistung des Motors verbraucht und zwar nicht ständig, sondern in seltenen und kurzen Zeitspannen.
Gegen dem bekannten Regenerationsbremssystem bestehen die Vorteile in einer vereinfachten Konstruktion, in kleinerem Volumen, Gewicht und Preis, wie auch im Umstand, daß während der Zeit wenn das System nicht als eine Regenerationsbremssystem funktioniert, es andere nützlichen Funktionen erfüllt.
Beschreibung der beigefügten Abbildungen
1 stellt ein Schema des Systems entsprechend der Erfindung in seiner basischen Variante zusammen mit dem Motor des Kraftfahrzeugs und mit einem beispielhaften hydraulischen Hilfsmechanismus des letzten, und nämlich mit einem hydraulischen Hilfs-Betätigungsmechanismus des Lenksystems dar.
2 stellt ein Schema des Systems entsprechend der Erfindung in seiner basischen Variante zusammen mit allen zusätzlichen Einheiten, vorgesehen in den zusätzlichen Varianten, und zusammen mit dem Motor des Kraftfahrzeugs und mit einem beispielhaften hydraulischen Hilfsmechanismus des letzten, und nämlich mit einem hydraulischen Hilfs-Betätigungsmechanismus des Lenksystems dar.
Bevorzugtes Ausführungsbeispiel
Wie es aus der 1 ersichtlich ist, besteht das System aus einer Gasturbine 1, aus einer hydraulischen Pumpe 2 von einem Typ bei dem der Rückfluß des Fluids in der Pumpe von ihrem Auslauf zu ihrem Einlauf und das Überschreiten des im voraus bestimmten Drucks des geförderten Fluids unmöglich ist, aus einem hydraulischen Akkumulator 3, aus einem Sensor zur Überwachung des Druckes 4 und/oder der Menge des Fluids im hydraulischen Akkumulator, aus Sensor/en 5 zur Überwachung der Motorparameter während des Arbeitslaufs, aus den elektrisch betriebenen Ventilen 6 und 8, aus den Rückschlagventilen 7 und 9, aus einem Mikrocomputer 10 zur Steuerung der elektrisch betriebenen Ventile, aus einer hydraulischen Pumpe/Motor 11, aus einem Verzahntriemengetriebe 12, einem Tank 13 für das hydraulische Fluid und aus entsprechenden Röhren.
Die Gasturbine 1 ist am Auspuffrohr 16 des Motors 15 des Kraftfahrzeuges angebracht. Die Welle der Gasturbine ist mit der Welle der hydraulischen Pumpe 2 verbunden, wessen Einlaß durch das entsprechende Rohr mit dem Tank 13 verbunden ist, und wessen Auslaß durch das entsprechende Rohr mit dem hydraulischen Akkumulator 3 verbunden ist. Zum hydraulischen Akkumulator ist auch der Sensor 4 und ein Rohr zur Versorgung des Einlasses des hydraulischen Hilfs-Betätigungsmechanismusses 14 des Lenksystems des Kraftfahrzeuges. Der hydraulische Akkumulator 3 ist durch die entsprechenden Röhre durch das Rückschlagventil 7 mit dem Auslaß der hydraulischen Pumpe/Motor 11 verbunden, wobei das Rückschlagventil so orientiert ist, daß der Fluß des Fluids nur vom Auslaß des hydraulischen Motors zum hydraulischen Akkumulator möglich ist. Der Einlaß des hydraulischen Motors ist durch die entsprechenden Röhre und durch das Rückschlagventil 6 wieder mit dem hydraulischen Akkumulator 3 verbunden, Der Einlaß und der Auslaß der hydraulischen Pumpe/Motor 11 sind durch die entsprechenden Röhre auch mit dem Tank 13 entsprechend durch das Rückschlagventil 9 und durch das elektrisch betätigte Ventil 8 verbunden, wobei das Rückschlagventil 9 so orientiert ist, daß der Fluß des Fluids nur vom Tank zum Einlaß des hydraulischen Motors möglich ist. Die Welle der hydraulischen Pumpe/Motor 11 ist durch das Verzahntriemengetriebe 12 mit der Welle des Motors 15 des Kraftfahrzeuges (das auf der Abbildung nicht dargestellt ist) verbunden. Die elektrisch betätigten Ventile 6 und 8 sind entsprechend mit zwei Betätigungsausgängen des Mikrocomputers 10 elektrisch verbunden, wessen Signaleingänge mit dem Sensor 4 und dem/den Sensor/en 5 zur Überwachung der Motorparameter elektrisch verbunden sind. Auch der Auslaß des hydraulischen Hilfs-Betätigungsmechanismusses 14 ist durch das entsprechende Rohr mit dem Tank 13 verbunden.
Das System funktioniert auf folgende Weise.
Beim Arbeitslauf des Motors 15 des Kraftfahrzeuges, seinen abgearbeiteten Gase drehen die Gasturbine 1, und sie ihrerseits treibt die hydraulische Pumpe 2. Dabei saugt die hydraulische Pumpe Fluid aus dem Tank 13 an und drückt es zum hydraulischen Akkumulator 3. Gleichzeitig auch saugt die hydraulische Pumpe/Motor 11 durch das Rückschlagventil 9, weil die elektrisch betätigten Ventile 6 und 8 gesperrt sind, Fluid aus dem Tank 13 an und drückt es durch das Rückschlagventil 7 zum hydraulischen Akkumulator 3. Wenn der Druck und/oder die Wassermenge im hydraulischen Akkumulator einen vorgegebenen Wert erreicht, schickt der Sensor 4 das entsprechende Signal dem Mikrocomputer 10, der infolge der in ihm im voraus eingefügten Angaben und Programme die elektrisch betätigten Ventile 6 und 8 öffnet, wobei eine hydraulische Verbindung zwischen dem Einlaß der hydraulischen Pumpe/Motor 11 durch das Ventil 6 mit dem hydraulischen Akkumulator 3, wie auch eine hydraulische Verbindung zwischen dem Auslaß der hydraulischen Pumpe/Motor 11 durch das Ventil 8 mit dem Tank 13 realisiert wird. Dabei erlaubt das Rückschlagventil 9 den Fluß des Fluids unter Druck aus dem hydraulischen Akkumulator 3 durch den Einlaß der hydraulischen Pumpe/Motor 11 zum Tank 13 nicht, und das Rückschlagventil 7 erlaubt den Fluß des Fluids unter Druck aus dem hydraulischen Akkumulator 3 durch den Auslaß der hydraulischen Pumpe/Motor 11 zum Tank 13 nicht. Dann ist die hydraulische Pumpe/Motor 11 als ein Motor infolge des zu ihrem Einlaß eingelassenen Fluids aus dem hydraulischen Akkumulator 3 in Lauf gesetzt und gibt durch das Verzahntriemenübertragung 12 ein zusätzliches Drehmoment der Welle des Motors 15 über. Das abgearbeitete Fluid der hydraulischen Pumpe/Motor 11 sammelt sich durch das geöffnete elektrisch betätigte Ventil 8 im Tank 13. Gleichzeitig wird, wenn es notwendig ist, der Hilfs-Betätigungsmechanismus 14 des Lenksystems des Kraftfahrzeuges aus dem hydraulischen Akkumulator 3 durch das entsprechende Rohr versorgt.
Wenn der Debit des Fluids von der Pumpe 2 kleiner wird als der Debit, den die als Motor arbeitende hydraulische Pumpe/Motor 11 und eventuell der Hilfs-Betätigungsmechanismus 14 verbrauchen, so beginnt der hydraulische Akkumulator 14 sich allmählich zu entleeren, und der Druck und/oder die Menge des Fluids in ihm beginnt mit dem Freilassen seines federnden Elements zu sinken. Und wenn sie bis zum vorgegebenen Wert sinken, so schickt der Sensor 4 das entsprechende Signal dem Mikrocomputer 10, der infolge der in ihm im voraus eingefügten Angaben und Programme die elektrisch betätigten Ventile 6 und 8 zuschließt, womit die hydraulischen Verbindungen zwischen dem hydraulischen Akkumulator 3 und dem Einlaß der hydraulischen Pumpe/Motor 11, und zwischen dem Auslauf der hydraulischen Pumpe/Motor 11 und dem Tank 13 unterbrochen werden. Dann ist die hydraulische Pumpe/Motor 11 als eine Pumpe in Lauf gesetzt, welcher Pumpe durch das Verzahntriemenübertragung 12 von der Welle des Motors 15 getrieben wird und Fluid aus dem Tank 13 zum hydraulischen Akkumulator 3 für seine Versorgung mit Fluid und für die eventuelle Versorgung des hydraulischen Hilfs-Betätigungsmechanismusses 14 drückt. Dabei drückt die Pumpe 2 Fluid aus dem Tank 13 zum hydraulischen Akkumulator 3 weiter, parallel mit der hydraulischen Pumpe/Motor 11, so daß die Energie der abgearbeiteten Gase zum Verbrauch in nächsten Zeitpunkten akkumuliert wird.
Bei einer erwünschten Verzögerung der Bewegung des Kraftfahrzeuges vom Kraftfahrer durch das Bremseffekt des Motors und/oder durch die Willensbedingte Verzögerung des Laufs des Motors selbst, erhaltet der Mikrocomputer 10 die entsprechenden Signale von dem/den Sensor/en 5 zur Überwachung der Motorparameter und vom Sensor 4 zur Überwachung des Druckes und/oder der Menge des Fluids. Dann schließt der Mikrocomputer 10 infolge der in ihm im Voraus eingefügten Angaben und Programme die elektrisch betätigten Ventile 6 und 8, wenn der Druck und/oder die Menge des Fluids im hydraulischen Akkumulator 3 nicht kritisch hoch ist, zu. In Ergebnis davon beginnt die hydraulische Pumpe/Motor 11 als eine Pumpe zu funktionieren, die durch den sich verzögernder Motor 15 durch das Übertragung 12 getrieben wird, und drückt das hydraulische Fluid aus dem Tank 13 zum hydraulischen Akkumulator 3, wobei der Druck und/oder die Menge der Tätigkeit in ihm den Wert, bei dem der Mikrocomputer die hydraulische Pumpe/Motor zum Funktionieren als ein Motor umschaltet, wenn es keine Verzögerung des Motors des Kraftfahrzeuges gibt, einschließlich wegen des Aufhaltens des Kraftfahrzeuges selbst, übersteigen kann. Auf diese Weise akkumuliert sich ein Teil der Trägheitsenergie bei dem Aushalten des Kraftfahrzeuges und/oder seines Motors als eine bestimmte Menge hydraulisches Fluid unter Druck im hydraulischen Akkumulator. Wenn der Vorgang des Aufhaltens weiter dauert, nachdem der Druck und/oder die Menge des Fluids im hydraulischen Akkumulator 3 das kritische hohe Niveau erreicht hat, so schickt der Sensor 4 das entsprechende Signal dem Mikrocomputer 10, der das Ventil 8 öffnet und das Fluid beginnt von Auslauf zum Einlauf der hydraulischen Pumpe/Motor 11 durch das Ventil 8 und das Rückventil 9 zu zirkulieren. Wenn der Aufhaltensvorgang abbricht und der Motor 15 zu einem Antriebslauf übergeht, schickten der/die Sensor/en 5 das/die entsprechend/en Signale dem Mikrocomputer 10. Dann, wenn das Signal vom Sensor 4 einen Druck und/oder eine Menge des Fluids über den im hydraulischen Akkumulator minimal unterstützten indiziert, öffnet der Mikrocomputer infolge der in ihm im voraus eingefügten Angaben und Programme die Ventile 6 und B. In Ergebnis beginnt die hydraulische Pumpe/Motor 11 als ein Motor zu funktionieren, der durch das Übertragung 12 ein zusätzliches Drehmoment der Welle des Motor 15 übergibt und auf diese Weise die bei dem Aushalten akkumulierte Energie nutzbar macht.
Wenn gleichzeitig sowohl der Debit der abgearbeiteten Gase keinen Druck des hydraulischen Fluids von der hydraulischen Pumpe 2 zum hydraulischen Akkumulator 3 sichert, als auch das Kraftfahrzeug und/oder sein Motor in keinem Aufhaltensvorgang sich befinden, funktioniert das System ähnlich einem einfachen System zur Förderung des hydraulischen Fluids unter Druck zum hydraulischen Hilfs-Betätigungsmechanismus und Ablaufen des Fluids von ihm. Der Unterschied besteht darin, daß zwei Varianten der Funktion möglich sind. Bei der ersten bewegt sich die hydraulische Pumpe/Motor 11 in keinem einzigen Moment in Leerlauf. Sie funktioniert zyklisch kontinuierlich als eine Pumpe, die Fluid in hydraulischem Akkumulator fördert und als ein Motor mit hydraulischem Fluid aus dem hydraulischen Akkumulator. Bei der zweiten Variante, wenn im System der Sensor 18 (2) bei dem Fließen des Fluids zwischen der hydraulischen Pumpe 2 und dem hydraulischen Akkumulator 3 vorhanden ist, welcher Sensor der Mangel an Bewegung indiziert, oder wenn das System in ihrer begrenzten Variante ist, so öffnet der Mikrocomputer 10 das elektrisch betätigten Ventil 8 und das Fluid zirkuliert vom Auslauf der hydraulischen Pumpe/Motor 11 durch das elektrisch betätigten Ventil 8 und das Rückventil 9 zum ihren Einlauf. So bei allen möglichen Arbeitsläufen des Motors und des Kraftfahrzeugs selbst, erlaubt das System Schwankungen des Druckes und/oder der Menge des Fluids im hydraulischen Akkumulator in den vorgegebenen Grenzen, wobei aber es immer ausreichenden Druck und/oder ausreichende Menge des Fluids zur Funktion der hydraulischen Pumpe/Motor 11 gewährleistet.
Beim Starten des Motors schickten der/die Sensor/en 5 und der Sensor 4 die entsprechenden Signale zum Mikrocomputer 10. Auch falls im hydraulischen Akkumulator 3 ausreichender Druck und/oder ausreichende Menge des Fluids vorhanden ist, öffnet das Mikrocomputer 10, infolge der in ihm im voraus eingefügten Angaben und Programme, die Ventile 6 und B. In Ergebnis beginnt die hydraulische Pumpe/Motor 11 als ein Motor zu funktionieren, der das Startersystem des Motors unterstützt. Wenn der Druck und/oder die Menge des Fluids nicht ausreichend ist, öffnet das Mikrocomputer 10 nur das Ventil 8, wobei das Fluid vom Auslauf zum Einlauf der hydraulischen Pumpe/Motor 11 durch das Ventil 8 und das Rückventil 9 zirkuliert, ohne einen zusätzlichen Widerstand für den Starter des Motors zu schaffen.
Bei der Bewegung des Kraftfahrzeugs realisieren sich die obig beschriebenen basischen Funktionsweisen des Systems entsprechend der Erfindung, aufeinander folgend oder gleichzeitig, in Abhängigkeit von den konkreten Funktionsweisen des Motors, von den Verbrauchsregimen des Fluids durch die hydraulischen Hilfsmechanismen, von den Laufregimen des Kraftfahrzeugs und von den im Mikrocomputer eingefügten Angaben und Programmen.
Auf diese Weise wird gesichert:

– die Nutzung der Energie der abgearbeiteten Gase des Motors;
– die Nutzung eines bestimmten Teils der Trägheitsenergie beim Aushalten des Kraftfahrzeugs und/oder seines Motors;
– konstante Versorgung der hydraulischen Hilfsmechanismen des Kraftfahrzeugs mit dem hydraulischen Fluid unter Druck;
– Unterstützung des Startersystems des Motors.

Es gibt eine unvollständige Variante des Systems ohne der Gasturbine 1 und der hydraulischen Pumpe 2. Das System erfüllt nicht die Funktion der Nutzung der Energie der abgearbeiteten Gase in dieser Variante.
Es gibt eine Variante des Systems (2), bei der ein mechanisches Übertragung 17 zur Reduzierung der Drehgeschwindigkeit der hydraulischen Pumpe zwischen der Gasturbine 1 und der hydraulischen Pumpe 2 vorhanden ist.
Es gibt auch Varianten des Systems (2), bei denen ein Sensor 18 zur Überwachung der Bewegung des hydraulischen Fluids zwischen der hydraulischen Pumpe 2 und dem hydraulischen Akkumulator 3, verbunden mit dem Mikrocomputer 10 angebracht ist. Bei dieser Variante, falls es keine Bewegung des Fluids von der hydraulischen Pumpe 2 zum hydraulischen Akkumulator 3 gibt, und gleichzeitig der Sensor 4 zur Überwachung des Druckes und/oder der Menge des Fluids im hydraulischen Akkumulator – keine Abweichung von den im voraus aufgegebenen Grenzen registriert, d. h. der hydraulische Akkumulator keine Versorgung braucht, und der/die Sensor/en 5 zur Überwachung der Motorparameter keine Verzögerung registrieren, so öffnet der Mikrocomputer 10 das elektrisch betätigte Ventil 8 zwischen dem Auslauf der hydraulischen Pumpe/Motor 11 und dem Tank 13. In diesem Fall zirkuliert das Fluid vom Auslauf der hydraulischen Pumpe/Motor 11, durch das elektrisch betätigte Ventil 8 und das Rückschlagventil 9 zum Einlauf der hydraulischen Pumpe/Motor 11, wobei die letzte nicht belastet in Pumpenfunktion ist und die von ihr konsumierte Leistung des Motors 15 sich reduziert.
Es gibt Varianten des Systems (2), bei denen die hydraulische Pumpe 2 und/oder die hydraulische Pumpe/Motor 1) mit elektrisch betätigten Mechanismen, entsprechend 20 und 19 zur Änderung ihrer Volumenkapazitäten ausgerüstet sind, welche Mechanismen mit dem Mikrocomputer 11 verbunden sind, wobei der letzte sie entsprechend dem Arbeitslauf des Motors 15, der Bewegungsregime des Kraftfahrzeugs und des Druckes und/oder der Menge des Fluids im hydraulischen Akkumulator 3, auf Grund der entsprechenden in ihm eingefügten Angaben und Programme betätigt.
Es gibt Varianten des Systems (2), bei denen zwischen dem Einlaß und Auslaß der Gasturbine ein Bypass-Rohr 21 mit einem Bypassventil 22, das sich bei einer aufgegebenen Differenz des Druckes der abgearbeiteten Gase am Einlaß und am Auslaß der Gasturbine öffnet, und auf diese Weise das Entstehen eines zu großen Widerstands im Auslaßtrakt des Motors 15 nicht erlaubt.
Es gibt eine Variante der vorherigen Variante des Systems (2), bei der das Bypassventil 22 in dem Bypass-Rohr 21 einen elektrisch betätigen Öffnungsmechanismus 23 besitzt, das mit dem Mikrocomputer 10 verbunden ist, wobei das System mit den zusätzlichen Sensoren 24 und 25 zur Überwachung des Druckes der abgearbeiteten Gase am Einlaß und am Auslaß der Gasturbine ausgerüstet ist, welche Sensoren auch mit dem Mikrocomputer 10 verbunden sind. In diesem Fall betätigt der Mikrocomputer 10 auf Grund der entsprechend in ihm eingefügten Angaben und Programme, das Öffnen und/oder den Debit des Bypassventils 22 in Abhängigkeit von den Differenzen im Druck der Gase, von dem Druck und/oder von der Menge des Fluids im hydraulischen Akkumulator 3 und von den Funktionsweisen des Motors 15 und von der Bewegungsregime des Kraftfahrzeugs.
Es ist ja offensichtlich für jeder Spezialist in diesem technischen Bereich, dass die Möglichkeit für viele andere Modifikationen und Varianten, die den Elementen des Systems vorschlagen, existiert. Deshalb soll der Schutzbereich, der durch die Patentenansprüche bestimmt wird, nicht begrenzt werden durch die Ausführungsbeispiele, welche nur als eine Illustration dienen und die Bedeutung der Erfindung beschreiben.

Claims

Multifunktionelles Integralsystem für ein Kraftfahrzeug, wobei das System aufweist; – einen internen Verbrennungsmotor (15), – einen Tank (13) für ein hydraulisches Fluid, – einen hydraulischen Akkumulator (3), – eine hydraulische Pumpe/Motor (11), – wenigstens einen hydraulischen Hilfs-Betätigungsmechanismus (14), – einen Mikrocomputer (10), – zwei elektrisch betriebene Ventile (6, 8) und zwei Rückschlagventile (7, 9), – einen ersten Sensor (4) zur Überwachung des Druckes und/oder des Fluids des hydraulischen Akkumulators, und – wenigstens einen zweiten Sensor (5) zur Überwachung der Motorparameter, wobei die oben genannten Teile folgendermaßen verbunden sind: – die Welle der hydraulischen Pumpe/Motor (11) ist mechanisch über eine Übertragung (12) mit der Welle des internen Verbrennungsmotors (15) verbunden, – der Tank (13) ist mit dem Einlass der hydraulischen Pumpe/Motor (11) über ein erstes Rückschlagventil (9) verbunden, welches dem Fluid ermöglicht, vom Tank (13) zur hydraulischen Pumpe/Motor (11) zu gelangen, – der Auslass der hydraulischen Pumpe/Motor (11) ist mit dem Tank (13) über ein erstes elektrisch betätigtes Ventil (8) verbunden, – der Auslass der hydraulischen Pumpe/Motor (11) ist auch mit dem hydraulischen Akkumulator (3) über ein zweites Rückschlagventil (7) verbunden, welches dem Fluid ermöglicht, von der hydraulischen Pumpe/Motor (11) zum Akkumulator (3) zu gelangen, – der hydraulische Akkumulator (3) ist mit dem Einlass der hydraulischen Pumpe/Motor (11) über ein zweites elektrisch betätigtes Ventil (6) verbunden, – der hydraulische Akkumulator (3) ist auch mit dem Einlass des hydraulischen Hilfs-Betätigungsmechanismuses (14) verbunden, – der Auslass des hydraulischen Hilfs-Betätigungsmechanismuses (14) ist auch mit dem Tank (13) verbunden, – der Mikrocomputer (10) ist elektrisch mit den beiden elektrisch betätigten Ventilen (6,8) verbunden, – der Mikrocomputer (10) ist auch elektrisch mit dem ersten Sensor (4) verbunden, der hydraulisch in Verbindung mit dem hydraulischen Akkumulator (3) steht, – der Mikrocomputer (10) ist auch elektrisch mit dem wenigstens einen zweiten Sensor (5) verbunden, der mit dem Motor (15) verbunden ist.
Multifunktionelles Integralsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass es eine Gasturbine (1) umfasst, die am Auspuffrohr (16) des Motors (15) des Kraftfahrzeugs angebracht ist, wobei die Welle der Gasturbine (1) mechanisch mit der Welle einer hydraulischen Pumpe (2) verbunden ist, und der Tank (13) für das hydraulische Fluid auch mit dem Einlass der hydraulischen Pumpe (2) verbunden ist, deren Auslass mit dem hydraulischen Akkumulator (3) verbunden ist.
Multifunktionelles Integralsystem nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch die Tatsache, dass die Welle der Gasturbine (1) mit der Welle der hydraulischen Pumpe (2) über eine mechanische Übertragung (17) mit einem reduzierenden Übersetzungsverhältnis verbunden ist.
Multifunktionelles Integralsystem nach Anspruch 2 oder 3, gekennzeichnet durch die Tatsache, dass zwischen der hydraulischen Pumpe (2) und dem hydraulischen Akkumulator (3) ein Sensor (18) für die Bewegung des hydraulischen Fluids angebracht ist, der mit dem Mikrocomputer (10) verbunden ist.
Multifunktionelles Integralsystem nach Anspruch 1, 2, 3 oder 4, gekennzeichnet durch die Tatsache, dass die hydraulische Pumpe/Motor (11) und/oder die hydraulische Pumpe (2) elektrisch betätigte Mechanismen (19) beziehungsweise (20) zur Regulierung der Volumenkapazität aufweisen, wobei die Mechanismen elektrisch mit dem Mikrocomputer (10) verbunden sind.
Multifunktionelles Integralsystem nach Anspruch 2, 3, 4 oder 5, gekennzeichnet durch die Tatsache, dass zwischen dem Einlass und dem Auslass der Gasturbine (1) ein Bypass-Rohr (21) für die Verbrennungsgase mit einem eingepassten Bypass-Ventil (22) ist.
Multifunktionelles Integralsystem nach Anspruch 6, gekennzeichnet durch die Tatsache, dass das Bypass-Ventil (22) mit einem elektrisch betätigten Öffnungsmechanismus (23) versehen ist, wobei der Mechanismus elektrisch mit dem Mikrocomputer (10) verbunden ist, mit dem zwei zusätzliche Sensoren (24) beziehungsweise (25) für den Druck der Verbrennungsgase vor und nach der Gasturbine verbunden sind.