DE102015218236B4 - Fahrzeugantriebunterstützung, Fahrzeugantriebsstrang und Verwendung von Druckluft einer pneumatischen Antriebsunterstützung - Google Patents

Fahrzeugantriebunterstützung, Fahrzeugantriebsstrang und Verwendung von Druckluft einer pneumatischen Antriebsunterstützung Download PDF

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Abstract

Es wird eine Fahrzeugantriebunterstützung mit einer pneumatischen Antriebsunterstützung (10) beschrieben. Ferner weist die Fahrzeugantriebunterstützung einen Einlasstrakt (20) eines Verbrennungsmotors (22) auf. Die Fahrzeugantriebunterstützung weist eine pneumatische Verbindung (30) zwischen der pneumatischen Antriebsunterstützung (10) und dem Einlasstrakt (20). Dadurch wird Druckluft der pneumatischen Antriebsunterstützung (30) zum Aufladen des Verbrennungsmotors (22) genutzt. Ferner wird ein Fahrzeugantriebsstrang beschrieben, der die Fahrzeugantriebunterstützung umfasst. Schließlich wird eine Verwendung von Druckluft einer pneumatischen Antriebsunterstützung genannt.

Description

  • Es ist bekannt, dass Verbrennungsmotoren eine Energieeffizienz aufweisen, die stark von Betriebsparametern wie die Drehzahl des Verbrennungsmotors abhängen. Gerade Anfahrvorgänge sind energetisch ineffizient. Es ist ferner bekannt, dass gerade zur Anfahrunterstützung neben dem Verbrennungsmotor ein Unterstützungsaggregat für den Antrieb verwendet werden kann. Derartige Unterstützungsaggregate sind insbesondere rekuperationsfähig und sind beispielsweise elektrisch ausgeführt oder als pneumatisches System ausgebildet.
  • Eine andere Problematik ist die langsame Ansprechgeschwindigkeit von aufgeladenen Verbrennungsmotoren (”Turboloch”). Hierzu ist allgemein bekannt, dass etwa ein Elektromotor zur schnelleren Beschleunigung der Aufladevorrichtung oder zum Antrieb der Aufladevorrichtung (”elektrischer Kompressor”) verwendet werden kann. Dies erfordert jedoch eine hohe Systemkomplexität sowie einen leistungsfähigen Elektromotor, der allerdings nur für kurze Phasen verwendet wird. Auch nicht aufgeladene Verbrennungsmotoren haben eine langsame Ansprechgeschwindigkeit, da aufgrund der Masse und die nicht augenblicklich zu verändernden Betriebsparameter (Zündwinkel, Füllung) eines Verbrennungsmotors zu einer gewissen Trägheit führen.
  • Aus der DE 10 2010 056 238 A1 und aus der EP 2 220 353 B1 ist bekannt, einen Druckluftbehälter zur Unterstützung der Aufladung zu verwenden.
  • Es ist daher eine Aufgabe der Erfindung, eine Möglichkeit aufzuzeigen, mit der sich die Ansprechgeschwindigkeit von Verbrennungsmotoren beim Start oder bei der Beschleunigung auf einfache Weise verbessern lässt.
  • Abriss der Erfindung
  • Es wurde erkannt, dass Druckluft einer pneumatischen Antriebsunterstützung eines Kraftfahrzeugs auch zur Erhöhung des Drucks in einem Einlasstrakt eines aufgeladenen oder nicht aufgeladenen Verbrennungsmotors verwendet werden kann. Ist das Kraftfahrzeug ohnehin mit einer pneumatischen Antriebsunterstützung ausgestattet, so sind nur geringfügige Änderungen des System notwendig, um dies zu realisieren. Insbesondere ist nur eine pneumatische Verbindung zwischen der pneumatischen Antriebsunterstützung und dem Einlasstrakt erforderlich, um die Druckluft der pneumatischen Antriebsunterstützung zum Aufladen des Verbrennungsmotors zu nutzen. Mit ”Aufladen des Verbrennungsmotors” wird hier allgemein die Erhöhung des Drucks im Einlasstrakt bezeichnet. Wird der Druck erhöht, so steht unmittelbar mehr Ausgangsleistung des Verbrennungsmotors zur Verfügung. Die Trägheit im Ansprechverhalten des Verbrennungsmotors wird dadurch auf einfache Weise verringert.
  • Die pneumatische Antriebsunterstützung wird sowohl zum Antrieb des Kraftfahrzeugs oder eines Verbrennungsmotors des Kraftfahrzeugs als auch zur Erhöhung des Drucks in einem Einlasstrakt des Verbrennungsmotors verwendet. Dadurch wirkt die pneumatischen Antriebsunterstützung nicht nur direkt unterstützend bei der Traktion des Fahrzeugs (d. h. bei der eigentlichen Aufgabe bekannter pneumatischer Antriebsunterstützungen, bei denen die Druckluft direkt in Antriebsleistung umgewandelt wird), sondern dient auch zur schnellen Erhöhung der Drehzahl und gegebenenfalls auch des Drehmoments des Hauptaggregats (d. h. des Verbrennungsmotors).
  • Es wird daher eine Fahrzeugantriebunterstützung mit einer pneumatischen Antriebsunterstützung vorgeschlagen. Diese weist vorzugsweise einen Druckluftbehälter und einen pneumatischen Motor auf, der einen Auslass haben kann. Die pneumatische Antriebsunterstützung bzw. der Druckluftbehälter, der pneumatischer Motor, dessen Auslass oder auch jede andere druckluftführende Komponente des Druckluftbehälters ist über eine vorzugsweise steuerbare Verbindung mit dem Einlasstrakt des Verbrennungsmotors verbunden. Als Verbindung werden nicht nur im Betrieb steuerbare (Druck, Durchflussrate) Verbindungen bezeichnet, sondern auch Verbindungen, mit denen sich der Druck oder die Durchflussrate gezielt beeinflussen lässt, etwa Verbindungen, die den Druck und die Durchflussrate aufgrund ihrer pneumatischen Eigenschaften beeinflussen, d. h. mit einer fest eingestellten Drossel, mit einem fest eingestellten Durchflussregler oder mit einem fest eingestellten Druckregler. Bei einer steuerbaren Verbindung weist diese ein Stellglied auf, mit dem der Druck, die Durchflussrate oder andere Parameter der pneumatischen Verbindung eingestellt werden können.
  • Die Fahrzeugantriebunterstützung weist ferner einen Einlasstrakt auf. Dieser gehört einem Verbrennungsmotor an, wobei vorzugsweise nur der Einlasstrakt, nicht jedoch der Verbrennungsmotor selbst Teil der Fahrzeugantriebunterstützung ist. Dies zeigt insbesondere, dass nur kleinere Modifikationen bestehender Antriebssysteme zur Realisierung des hier beschriebenen Gegenstands notwendig sind und dass der Verbrennungsmotor selbst nicht notwendigerweise verändert werden muss (lediglich der Einlasstrakt ist vorzugsweise mit einem Zugang zur Anbindung der pneumatischen Verbindung mit der pneumatischen Antriebsunterstützung ausgestattet).
  • Die Fahrzeugantriebunterstützung weist wie erwähnt eine (vorzugsweise steuerbare) pneumatische Verbindung auf. Diese verbindet die pneumatische Antriebsunterstützung mit dem Einlasstrakt. Dadurch ist es möglich, dass Druckluft der pneumatischen Antriebsunterstützung zum Aufladen des Verbrennungsmotors genutzt wird.
  • Der Begriff „Fahrzeugantriebunterstützung” und der Begriff „pneumatische Antriebsunterstützung” sowie auch der Begriff ”System” beziehen sich auf physische Ausgestaltungen, nicht nur auf gedankliche Konzepte. Die Fahrzeugantriebunterstützung weist daher zum einen die pneumatische Antriebsunterstützung auf (welche direkt bei der Traktion unterstützt), sondern weist auch die pneumatische Verbindung und insbesondere den Einlasstrakt des Verbrennungsmotors auf. Damit betrifft die Fahrzeugantriebunterstützung eine Kombination aus pneumatischer, direkter Traktionsunterstützung und Verbrennungsmotor-Aufladeeinrichtung. Die pneumatische Antriebsunterstützung betrifft hinsichtlich der Funktion nur einen Teil der Fahrzeugantriebunterstützung.
  • Als Einlasstrakt wird etwa der Ansaugtrakt eines Verbrennungsmotors mit innerer oder äußerer Gemischbildung bezeichnet. Je nach Ausführung kann der Druckluft, die von der pneumatischen Antriebsunterstützung geliefert wird, innerhalb des Einlasstrakts bzw. Ansaugtrakts, innerhalb des Saugrohrs oder außerhalb von Einlasstrakt bzw. außerhalb von Ansaugtrakt oder Saugrohr (beispielsweise strömungsabwärts hiervon, etwa im betreffenden Zylinder des Verbrennungsmotors) Treibstoff beigemengt werden. Die Stelle, an der Treibstoff zugeführt wird, liegt nach der Stelle, an der die pneumatische Verbindung an den Einlasstrakt angeschlossen ist.
  • Mit ”Einlasstrakt” wird insbesondere der Ansaugtrakt, ein Saugrohr oder die Luftzufuhr des Verbrennungsmotors bezeichnet.
  • Die pneumatische Verbindung verbindet druckluftführende Komponenten der pneumatischen Antriebsunterstützung mit dem Einlasstrakt des Verbrennungsmotors. Als druckluftführende Komponenten der pneumatischen Antriebsunterstützung sind insbesondere ein Tank (Druckluftbehälter) der pneumatischen Antriebsunterstützung, ein Pneumatikmotor-Auslass und ein Pneumatikmotor zu nennen. Die pneumatische Verbindung kann zwischen dem Tank der Antriebsunterstützung oder dem Pneumatikmotor-Auslass oder dem Pneumatikmotor der Antriebsunterstützung einerseits, und dem Einlassstrakt, insbesondere einer Einlassöffnung des Einlasstrakts oder einem Verdichter des Einlasstrakts andererseits, bestehen. Zwischen dem Anschluss des Eingangstrakts an den Verbrennungsmotor und der pneumatische Verbindung befindet sich die Einlassöffnung (etwa bei nicht aufgeladenen Verbrennungsmotoren) bzw. der Verdichter (aufgeladener Verbrennungsmotoren).
  • Die pneumatische Verbindung kann eine steuerbare pneumatische Verbindung sein. Insbesondere können pneumatische Eigenschaften bzw. Strömungseigenschaften wie Druck und/oder Durchflussrate der Verbindung einstellbar sein. Die pneumatische Verbindung kann eine Leitung (als Rohr oder Schlauch ausgebildet) zwischen der pneumatischen Antriebsunterstützung und dem Einlasstrakt aufweisen. Ferner kann die pneumatische Verbindung ein steuerbares Ventil umfassen. Dieses kann in der Leitung angeordnet sein, oder kann sich an einem Ende der Leistung befinden oder kann dieser vor- oder nachgeschaltet sein.
  • Die pneumatische Verbindung kann einen Druckminderer aufweisen. Der Druckminderer kann steuerbar oder nicht steuerbar (d. h. voreingestellt) sein. Die pneumatische Verbindung kann daher aufgrund eines steuerbaren Druckminderers eine steuerbare pneumatische Verbindung sein.
  • Die Antriebsunterstützung kann eine elektrisch oder mechanisch betreibbare Pumpe aufweisen. Der Drucklufttank kann daher mittels einer elektrisch betriebenen Pumpe gefüllt werden, d. h. von einer Pumpe, die etwa vom Fahrzeugbordnetz gespeist wird, beispielsweise von einer als Generator betreibbaren elektrischen Maschine des Fahrzeugbordnetzes, die zur Rekuperation von kinetischer Energie des Kraftfahrzeugs ausgestaltet ist. Eine einfache Umsetzung ergibt sich, wenn die Pumpe eine mechanische Pumpe ist. Die Pumpe kann eine Antriebswelle aufweisen, die mit dem Abtrieb bzw. mit Rädern des Fahrzeugs direkt oder vorzugsweise über eine (steuerbare) Kupplung verbunden ist.
  • Ferner wird ein Fahrzeugantriebsstrang eines Kraftfahrzeugs beschrieben. Dieser ist mit der hier beschriebenen Fahrzeugantriebunterstützung ausgestattet. Der Fahrzeugantriebsstrang weist einen Verbrennungsmotor auf. Dieser Verbrennungsmotor ist mit dem bereits erwähnten Einlasstrakt (bzw.: mit einer Luftzufuhr, mit einem Ansaugtrakt oder mit einem Saugrohr, an die bzw. der bzw. das die pneumatischen Antriebsunterstützung über die pneumatische Verbindung angeschlossen ist) ausgestattet. Die Luftzufuhr, der Ansaugtrakt oder das Saugrohr stellen verschiedene Bezeichnungen für den Einlasstrakt dar. Der Einlasstrakt kann der Luftzufuhr, dem Ansaugtrakt oder dem Saugrohr entsprechen.
  • Der Verbrennungsmotor ist vorzugsweise mit einem Verdichter ausgestattet, d. h. mit einem Lader bzw. einer Pumpe. Dieser ist vorzugsweise im Einlasstrakt vorgesehen, d. h. strömungsaufwärts eines Anschlusses, mittels dem der Einlasstrakt an den Verbrennungsmotor angeschlossen ist. Der Verdichter ist insbesondere stromabwärts einer Öffnung angeordnet, die mit der pneumatischen Antriebsunterstützung verbunden ist (bzw. welche die Anschlussstelle der pneumatischen Verbindung darstellt). Alternativ kann der Verdichter stromaufwärts dieser Öffnung vorgesehen sein. Dadurch kann die Druckluft der pneumatischen Antriebsunterstützung verwendet werden, um den Lader zu unterstützen bzw. mit diesem zusammen den Druck stromaufwärts des Verbrennungsmotors zu erhöhen. Der Verdichter kann elektrisch angetrieben sein oder mechanisch (von einer Turbine im Abgastrakt bzw. im Auslasstrakt) vorgesehen sein.
  • Der Verdichter bzw. Lader kann mechanisch mit einer Turbine verbunden sein, etwa indem diese auf der gleichen Welle angebracht sind. Der Lader bzw. die Turbine sind Teil des Fahrzeugantriebsstrangs, vorzugsweise jedoch nicht Teil der Fahrzeugantriebunterstützung. Die Turbine befindet sich in einem Auslasstrakt des Verbrennungsmotors. Der Fahrzeugantriebsstrang bzw. der Verbrennungsmotor kann daher mit einem Turbolader ausgestattet sein. Die Turbine des Turboladers kann insbesondere stromabwärts (oder auch stromaufwärts) der Stelle angeordnet sein, an welche die pneumatische Verbindung an den Auslasstrakt angeschlossen ist. Dadurch kann die Druckluft der pneumatischen Antriebsunterstützung die Turbine des Turboladers (zusammen mit dem Abgas) antreiben. Es ergibt sich ein Sogeffekt für das Abgas, das dadurch besser entfernt wird, wodurch sich die Leistung des Verbrennungsmotors erhöht.
  • Alternativ kann der Verdichter bzw. der Lader auch elektrisch betrieben werden. Der Verdichter kann mechanisch mit einer elektrischen Maschine verbunden sein, etwa über eine Welle. Die elektrische Maschine ist zum Antrieb des Verdichters ausgestaltet. Es kann daher ein elektrisch betriebener Kompressor (innerhalb des Antriebsstrangs) vorgesehen sein, der stromaufwärts des Verbrennungsmotors bzw. in dessen Einlasstrakt angeordnet ist. Auch hier unterstützt die Druckluft der pneumatischen Antriebsunterstützung den Betrieb des Verbrennungsmotors.
  • Die pneumatische Antriebsunterstützung weist vorzugsweise eine (mechanische) Abtriebschnittstelle auf. Diese ist ausgestaltet zum Anschluss der pneumatischen Antriebsunterstützung an ein Fahrzeugrad oder an eine Abtriebwelle. Dadurch kann die pneumatische Antriebsunterstützung der (weiteren) Funktion dienen, die darin besteht, die Traktion des Fahrzeugs oder auch das Anlassen des Verbrennungsmotors mittels der Druckluft zu unterstützen. Es kann eine Kupplung und-/oder ein Freilauf vorgesehen sein, die an der Abtriebschnittstelle vorgesehen ist. Der pneumatische Motor der Antriebsunterstützung und eine Pumpe der Antriebsunterstützung (um den Drucklufttank zu füllen) können als zwei getrennte Komponenten ausgeführt sein, oder können von einer Komponente ausgeführt sein, welche für beide Funktionen ausgestaltet ist, und welche insbesondere ein Wirkungsumkehr erlaubt.
  • Die Antriebsunterstützung kann daher eine mechanisch betreibbare Pumpe aufweisen. Diese ist vorzugsweise mit der Abtriebschnittstelle verbunden. Die Pumpe und insbesondere deren Antriebswelle sind direkt oder indirekt mit der Abtriebschnittstelle verbunden. Dies gilt ebenso für den pneumatischen Motor. Die betriebene Verbindung ist eine mechanische Verbindung, insbesondere eine drehmomentübertragende Verbindung. Es wird dadurch ermöglicht, dass kinetische Energie des Fahrzeugs über die Reifen und die Schnittstelle zur Pumpe übertragen werden kann, und dass die Pumpe diese kinetische Energie umwandelt zur Erzeugung von Druck in dem Druckluftspeicher.
  • Anstatt oder in Kombination mit einer pneumatischen Verbindung zwischen der pneumatischen Antriebsunterstützung und dem Einlasstrakt des Verbrennungsmotors kann die pneumatische Verbindung zwischen der pneumatischen Antriebsunterstützung und einer Fluidzuführung eines Abgasbehandlungsvorrichtung vorgesehen sein. Dadurch kann die Druckluft verwendet werden, um die Zuführung eines Fluids (etwa Harnstofflösung oder ein anderes Edukt einer Abgasnachbehandlung) zu unterstützen oder durchzuführen. Ferner kann die Druckluft verwendet werden, um die Zuführung eines Fluids wie Luft an ein zu reinigendes Abgasnachbehandlungsfilter (etwa ein Rußpartikelfilter) zu unterstützen oder durchzuführen. Hierbei kann die pneumatische Verbindung derart mit dem Abgasnachbehandlungsfilter verbunden sein, dass die Druckluft von der pneumatischen Verbindung entgegengesetzt zu einer Arbeitsrichtung des Abgasnachbehandlungsfilters durch diesen Filter strömt.
  • Schließlich wird eine Verwendung im Sinne eines Verfahrens (wie hier erwähnt) beschrieben. Dies betrifft die Verwendung von Druckluft einer pneumatischen Antriebsunterstützung eines Kraftfahrzeugs sowohl zum Antrieb des Kraftfahrzeugs oder eines Verbrennungsmotors des Kraftfahrzugs als auch zur Erhöhung des Drucks in einem Einlasstrakt (wie vorangehend definiert) des Verbrennungsmotors. Als erste Funktion dient die pneumatische Antriebsunterstützung direkt der Traktion des Fahrzeugs oder dem Antrieb bzw. der Unterstützung (oder Start) des Verbrennungsmotors von außen (d. h. außerhalb des Einlasstrakts bzw. des Motors). Als zusätzliche Funktion dient die pneumatische Antriebsunterstützung dazu, einen Betriebspunkt mit einem Arbeitsdruck bzw. Luft- oder Gemischdruck zu erreichen, der höher ist als ein Druck des Verbrennungsmotors ohne pneumatische Antriebsunterstützung. Bei der zusätzlichen Funktion dient die pneumatische Antriebsunterstützung als Druckluftquelle, um den Verbrennungsmotor aufzuladen, d. h. um den Druck innerhalb des Verbrennungsmotors bzw. innerhalb des Einlasstrakts bzw. den Unterdruck innerhalb des Auslasstrakts zu erhöhen.
  • Die 1 ist eine schematische Darstellung zur Erläuterung der hier beschriebenen Vorrichtungen und Verfahren.
  • Eine pneumatische Antriebsunterstützung 10 weist einen Drucklufttank 12 (kurz: Tank), einen pneumatischen Motor 14 sowie einen Pneumatikmotor-Auslass 16 auf. Ferner umfasst die Antriebsunterstützung 10 eine Pumpe 18. Gemäß der (bekannten) Funktion der pneumatischen Antriebsunterstützung 10 kann diese daher, wie mit den geraden Doppelpfeilen (schraffiert) dargestellt ist, mechanische Leistung über eine Abtriebschnittstelle 19 empfangen, und über diese Abtriebschnittstelle auch mechanische Leistung abgeben. Daher ist es möglich, in der Antriebsunterstützung 10 rekuperierte Energie zwischenzuspeichern in Form von Druck innerhalb des Drucklufttanks 12, wobei gemäß dem Pfeil, der von der pneumatischen Antriebsunterstützung 10 abgeht, diese Energie auch wieder abgerufen werden kann, etwa zum Beschleunigen oder zum Starten eines Verbrennungsmotors. Ein Abtrieb 40, schematisch als Rad dargestellt, ist dahermechanisch (vorzugsweise über eine Kupplung bzw. über einen Freilauf) mit der pneumatischen Antriebsunterstützung 10 verbunden, wobei (nicht dargestellt) die pneumatische Antriebsunterstützung 10 über die Schnittstelle 19 auch mit der Antriebswelle eines Verbrennungsmotors verbunden sein kann, um diesen (etwa steuerbar über eine Kupplung) zu starten oder um einen Startvorgang zu unterstützen.
  • Im Weiteren wird die erfindungsgemäße weitere Funktion der pneumatischen Antriebsunterstützung beschrieben, zusammen mit Eigenschaften und Komponenten, um diese Funktion darzustellen. Ein Einlasstrakt 20 eines Verbrennungsmotors 22 ist über eine pneumatische Verbindung 30, 30' (als Alternative) verbunden. Daher dient die pneumatische Antriebsunterstützung 10 als Druckluftquelle, die auf dem Einlasstrakt des Verbrennungsmotors 22 wirkt. Ausgehend von dem Drucklufttank 12 über den pneumatischen Motor 14 und dessen Auslass 16 wird daher Druckluft über die Verbindung 30 oder 30' an den Einlasstrakt 20 geliefert. Dadurch wird im Verbrennungsmotor 22 der Arbeitsdruck erhöht, wodurch sich eine höhere Drehzahl bzw. ein höheres Drehmoment ergeben kann. Die Druckluftquelle 12 kann über die Schnittstelle 19 sowie über die Pumpe 18 auf herkömmliche Weise geladen werden, indem mechanische Energie von dem Abtrieb 40 an die Pumpe 18 übertragen wird, welche Druck im Drucklufttank 12 aufbaut.
  • Die pneumatische Verbindung 30 umfasst ein (optionales) steuerbares Ventil 32 sowie einen (optionalen) Druckminderer 34 (ggf. ebenso steuerbar). Dadurch kann etwa mittels des steuerbaren Ventils 32 die Zuführung von Druckluft zum Einlasstrakt 20 gesteuert werden. Alternativ befindet sich kein steuerbares Ventil zwischen dem Pneumatikmotor-Auslass und dem Einlasstrakt 20, sodass immer dann, wenn die pneumatische Antriebsunterstützung 10 aktiviert wird, mittels dieser auch der Druck im Einlasstrakt 20 bzw. im Verbrennungsmotor 22 erhöht wird. Der Einlasstrakt 20 kann eine Einlassöffnung 26 aufweisen, an der die pneumatische Verbindung 30 an dem Einlasstrakt 20 angeschlossen ist. Die Einlassöffnung 26 kann als die Stelle betrachtet werden, an der die pneumatische Verbindung 30 mit dem Einlasstrakt 20 verbunden ist bzw. an dem die Druckluft der Antriebsunterstützung 10 in den Einlasstrakt 20 eingebracht wird.
  • Der Einlasstrakt 20 kann einen Lader bzw. Verdichter 24 aufweisen, mittels dem der Druck im Einlasstrakt 20 (stromabwärts des Verdichters 24) erhöht wird, um dadurch den Verbrennungsmotors 22 aufzuladen. Gemäß der pneumatischen Verbindung 30' (als Alternative zur Verbindung 30) ist die pneumatische Antriebsunterstützung 10 bzw. der Pneumatikmotor-Auslass 16 über diese pneumatische Verbindung 30' mit dem Einlasstrakt verbunden, insbesondere mit der Stelle, an der sich der Verdichter 24 befindet. Dadurch kann direkt die von der pneumatischen Verbindung 30' gelieferte Druckluft auf den Verdichter 24 wirken. Alternativ kann die pneumatische Verbindung 30' auch stromaufwärts des Verdichters 24 mit dem Einlasstrakt verbunden sein (siehe Stelle x). Die pneumatische Verbindung ist über eine Einlassöffnung 26' mit dem Einlass 20 verbunden, wobei sich in der 1 die Einlassöffnung an der Stelle befindet, an der sich auch der Verdichter 24 innerhalb des Einlasstrakts befindet. Wie erwähnt kann jedoch die Einlassöffnung stromaufwärts des Verdichters vorgesehen sein. Weiterhin kann die Einlassöffnung, an der sich die pneumatische Verbindung 30' anschließt, stromabwärts des Verdichters 24 befinden, wobei die Einlassöffnung vorzugsweise zum Verbrennungsmotor 22 gerichtet ist, um so eine Sogwirkung für den Verdichter 24 zu erreichen und um diesen dadurch zu unterstützen.
  • Bei einer aufgeladenen Variante, das heißt bei einer Variante mit dem Verdichter 24, kann ferner in einem Auslasstrakt 29 eine Turbine 28 vorgesehen sein, die über eine Welle mittels dem Verdichter 24 verbunden ist. In der 1 ist keine Welle dargestellt, sondern lediglich (aufgrund der funktionellen Darstellung) die mechanische Übertragung von Energie mittels der strichpunktierte Linie zwischen der Turbine 28 und dem Verdichter 24. Die Turbine und der Verdichter, welche miteinander verbunden sind, bilden zusammen einen Turbolader, der über die pneumatische Verbindung 30' von der pneumatischen Antriebsunterstützung 10 (bzw. dessen Druckluft) unterstützt wird. Ferner kann der Verdichter 24 mittels einer elektrischen Maschine 28' angetrieben werden. Hierbei wird die mechanische Energie von der elektrischen Maschine 28' (welche als Motor arbeitet) auf den Verdichter 24 übertragen. Auch hier wird von dem Verdichter 24 der Druck im Einlasstrakt (stromaufwärts des Verbrennungsmotors oder innerhalb des Verbrennungsmotors 22) erhöht, wobei diese Druckerhöhung unterstützt wird von der pneumatischen Verbindung 30', die Druckluft von der Antriebsunterstützung 10 an den Antriebstrakt und insbesondere an den Verdichter 24 überträgt.
  • Auch die pneumatische Verbindung 30' kann ein (steuerbares) Ventil 34' und einen Druckminderer 23' aufweisen. Ferner kann die pneumatische Verbindung mit einem Rückschlagventil ausgestattet sein. Der Ort des Rückschlagventils, der genannten Ventile bzw. der Druckminderer kann von dem dargestellten Ort abweichen und kann sich beispielsweise direkt an der Antriebsunterstützung 10 befinden, kann sich direkt an dem Einlasstrakt 20 befinden, oder kann sich an der Einlassöffnung 26 bzw. 26' befinden.
  • Weiterhin stellen die mit einfachen Linien dargestellten Pfeile (durchgezogen oder gestrichelt) den Pfad der Druckluft dar. Hierbei kann etwa Druckluft von der Pumpe 18 erzeugt werden, in den Drucklufttank 12 eingespeist werden, und kann später gegebenenfalls über den pneumatischen Motor 14 und dessen Auslass 16 an die pneumatische Verbindung 30 oder 30' abgegeben werden. Dieser Weg ist jedoch nur beispielhaft; vielmehr kann die pneumatische Verbindung 30 oder 30' direkt an dem Motor, direkt an dem Drucklufttank, an einer Verbindungsleitung zwischen diesen Komponenten oder an anderen druckluftführenden Komponenten der pneumatischen Antriebsunterstützung 10 angeschlossen sein.
  • Mit gestrichelten Linien sind Alternativen dargestellt, wobei etwa die Komponenten 32 und 34 sowie 32' auch als Alternative mit durchgezogenen Linien dargestellt sind. Es sind zwei pneumatische Verbindungen 30 und 30' dargestellt, um zwei verschiedene Möglichkeiten aufzuzeigen, wobei erfindungsgemäß eine oder mehrere pneumatische Verbindungen zwischen Antriebsunterstützung 30 und Einlasstrakt vorgesehen sein können. Darüber hinaus können (nicht dargestellt) eine oder mehrere pneumatische Verbindungen zwischen der Antriebsunterstützung 30 bzw. druckluftführenden Komponenten hiervon und dem Auslasstrakt 29 bzw. der Turbine 28 vorgesehen sein.
  • Ferner sind mechanische Wirkungen von oder zum Abtrieb 40 mit gestrichelten Pfeilen dargestellt, wobei die oberen beiden Pfeile (antiparallel) die rekuperierte und wiederabgegebene Leistung der Antriebsunterstützung 10 markieren, und der gebogene Pfeil die Antriebsleistung des Verbrennungsmotors 22 wiedergibt, die an den Abtrieb 40 übertragen wird. Die Übertragungen sind rein symbolhaft; weitere Komponenten wie Kupplungen oder Ähnliches sind aufgrund der schematischen und funktionellen Darstellung nicht dargestellt.
  • Die pneumatische Antriebsunterstützung bzw. deren Druckluft kann auch zur Reinigung eines Kraftstoffdampf-Absorbers eines Kraftstofftanks verwendet werden. Dazu ist die Antriebsunterstützung mit einem Spülzugang des Tanks bzw. des Absorbers verbunden. Insbesondere bei Motoren, bei denen kein Unterdruck im Einlasstrakt auftritt, kann so die Druckluft der pneumatischen Antriebsunterstützung zur Erzeugung einer Spülströmung verwendet werden.

Claims (11)

  1. Fahrzeugantriebunterstützung mit – einer pneumatischen Antriebsunterstützung (10) zum Antrieb eines Kraftfahrzeugs, wobei die pneumatische Antriebsunterstützung (10) eingerichtet ist, eine Traktion des Kraftfahrzeugs direkt zu unterstützen; und – einem Einlasstrakt (20) eines Verbrennungsmotors (22), wobei die Fahrzeugantriebunterstützung eine pneumatische Verbindung (30) zwischen der pneumatischen Antriebsunterstützung (10) und dem Einlasstrakt (20) aufweist, um Druckluft der pneumatischen Antriebsunterstützung (30) zum Aufladen des Verbrennungsmotors (22) zu nutzen.
  2. Fahrzeugantriebunterstützung nach Anspruch 1, wobei die pneumatische Verbindung (30) zwischen einem Tank (12) der pneumatischen Antriebsunterstützung (10) oder einem Pneumatikmotor-Auslass (16) der Antriebsunterstützung (10) einerseits und einer Einlassöffnung (26) des Einlasstrakts (20) oder einem Verdichter (24) des Einlasstrakts andererseits besteht.
  3. Fahrzeugantriebunterstützung nach Anspruch 1 oder 2, wobei die pneumatische Verbindung (30) eine steuerbare pneumatische Verbindung ist und eine Leitung zwischen der pneumatischen Antriebsunterstützung (30) und dem Einlasstrakt (20) sowie ein steuerbares Ventil (32, 32') umfasst, das in der Leitung angeordnet ist.
  4. Fahrzeugantriebunterstützung nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die pneumatische Verbindung (30) eine steuerbare pneumatische Verbindung ist und die pneumatische Verbindung (30) einen Druckminderer (34) aufweist.
  5. Fahrzeugantriebunterstützung nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Antriebsunterstützung eine elektrisch oder mechanisch betreibbare Pumpe (18) aufweist.
  6. Fahrzeugantriebsstrang mit einer Fahrzeugantriebunterstützung nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei der Fahrzeugantriebsstrang einen Verbrennungsmotor (22) aufweist, der mit dem Einlasstrakt (20) ausgestattet ist.
  7. Fahrzeugantriebsstrang nach Anspruch 6, wobei der Verbrennungsmotor (20) mit einem Verdichter (24) ausgestattet ist, der im Einlasstrakt vorgesehen ist, wobei der Verdichter (24) stromabwärts einer Öffnung (26'), die mit der pneumatischen Antriebsunterstützung (10) verbunden ist, angeordnet ist.
  8. Fahrzeugantriebsstrang nach Anspruch 7, wobei der Verdichter (24) mechanisch mit einer Turbine (28) verbunden ist, die sich in einem Auslasstrakt (29) des Verbrennungsmotors befindet, oder der Verdichter (24) mechanisch mit einer elektrischen Maschine (28') verbunden ist, die zum Antrieb des Verdichters (24) ausgestaltet ist.
  9. Fahrzeugantriebsstrang nach einem der Ansprüche 6–8, wobei die Antriebsunterstützung (10) eine Abtriebschnittstelle (19) ausgestaltet zum Anschluss eines Fahrzeugrads (40) oder einer Abtriebwelle aufweist.
  10. Fahrzeugantriebsstrang nach Anspruch 9, wobei die Antriebsunterstützung (10) eine mechanisch betreibbare Pumpe (18) aufweist, die mit der Abtriebschnittstelle (19) verbunden ist.
  11. Verwendung von Druckluft einer pneumatischen Antriebsunterstützung (10) eines Kraftfahrzeugs sowohl zum Antrieb des Kraftfahrzeugs oder eines Verbrennungsmotors (22) des Kraftfahrzugs als eine erste Funktion, bei der die pneumatische Antriebsunterstützung (10) direkt zur Traktion des Kraftfahrzeugs oder zum Antrieb bzw. zur Unterstützung des Verbrennungsmotors (22) von außen verwendet wird, als auch zur Erhöhung des Drucks in einem Einlasstrakt (20) des Verbrennungsmotors (22) als eine zusätzliche Funktion, bei der die pneumatische Antriebsunterstützung (10) als Druckluftquelle zum Aufladen des Verbrennungsmotors (22) verwendet wird.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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EP2220353B1 (de) * 2007-07-19 2011-09-21 KNORR-BREMSE Systeme für Nutzfahrzeuge GmbH Anordnungen zur rückgewinnung ungenutzter energie von abgas einer verbrennungskraftmaschine und entsprechende verfahren
DE102010056238A1 (de) * 2010-12-24 2012-06-28 Audi Ag Antrieb mit einer Brennkraftmaschine und einer Expansionsmaschine mit Gasrückführung

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