DE19757407A1 - Energierückgewinnung während des Bremsvorganges bei Kraftfahrzeugen mit nockenwellenlosen Brennkraftmotoren mit optimierter Ventil-Einzel- oder -Gruppensteuerung - Google Patents
Energierückgewinnung während des Bremsvorganges bei Kraftfahrzeugen mit nockenwellenlosen Brennkraftmotoren mit optimierter Ventil-Einzel- oder -GruppensteuerungInfo
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Description
Energierückgewinnung während des Bremsvorganges bei Kraftfahrzeugen mit nockenwellen
losen Brennkraftmotoren mit optimierter Ventil-Einzel- oder -Gruppensteuerung.
Bisher erfolgt die Beladung und Entsorgung der Zylinder beim Viertakt-Kolbenhubmotor
bekanntlich durch Ventile, die über eine oder mehrere Nockenwellen in einem
konstruktionsbedingt festen Verhältnis zur Stellung von Kurbelwelle und Kolben geöffnet und
geschlossen werden. Motoren mit elektronisch gesteuerter Öffnungs- und Schließfunktion,
bei denen die Nockenwelle und weitere mechanische Übertragungselemente, Stößel und
eventuell Kipphebel, entfallen, befinden sich in der Entwicklung. Zeitpunkt und Qualität der
Ventilfunktion können damit drehzahl- und leistungsgerecht optimiert werden.
Der Einsatz des Motors zum Bremsen eines Fahrzeugs erfolgt heute, indem eine höhere
Drehzahl, als sie der zugeführten Leerlaufmenge an Luft und Brennstoff entspricht, passiv über
die Antriebsräder und das Getriebe herbeigeführt wird (Schubbetrieb). Dadurch wird kinetische
oder Schwerkraft-Energie verbraucht. - Seit vielen Jahren wird dabei auch das Prinzip der
"Motorbremse" bei Omnibussen und Lastkraftwagen angewandt: Durch Veränderung der
Ventilstellung - unvollständige Schließfunktion - wird ein größerer Pumpaufwand des passiv
angetriebenen Motors und damit eine stärkere Bremswirkung als bei antriebsgerechter Ventil
funktion herbeiführt. - Wird eine stärkere Verzögerung des Fahrzeugs erforderlich, dann wird
die Bewegungs- bzw. Lagenenergie bisher ohne ökonomischen Wert durch die Bremsanlagen
unter Inkaufnahme erheblichen Verschleißes in Abwärme umgewandelt.
Die Befreiung der Motorventile von der lebenslangen fixen Kopplung von Öffnung und
Schließung an die Stellung der Kurbelwelle und die Bewegungsrichtung des Kolbens eröffnet
neben der Optimierung der antriebsbezogenen Funktion auch neue Möglichkeiten des
Einsatzes des Kolbenmotor-Prinzips für eine Rückgewinnung von Energie aus dem Abbau von
kinetischer oder Schwerkraft-Energie des Fahrzeugs:
Der Motor sollte, wie heute bereits häufig verwirklicht, mit zwei Einlaßventilen pro Zylinder ausgestattet sein. Er wird über eine Veränderung der Ventilsteuerung, die ohne Nockenwelle nahezu in beliebiger Weise möglich ist, bei der Einleitung des Bremsvorganges in einen Kompressor umgewandelt:
Die Kraftstoffeinspritzung wird unterbrochen. Nach etwa 2 Kurbelwellenumdrehungen zur Spülung der Zylinderräume werden die Auslaßventile geschlossen und die beiden Einlaßventile derart umgesteuert, daß durch eines Frischluft angesaugt und durch das andere komprimierte Luft abgegeben wird.
Der Motor sollte, wie heute bereits häufig verwirklicht, mit zwei Einlaßventilen pro Zylinder ausgestattet sein. Er wird über eine Veränderung der Ventilsteuerung, die ohne Nockenwelle nahezu in beliebiger Weise möglich ist, bei der Einleitung des Bremsvorganges in einen Kompressor umgewandelt:
Die Kraftstoffeinspritzung wird unterbrochen. Nach etwa 2 Kurbelwellenumdrehungen zur Spülung der Zylinderräume werden die Auslaßventile geschlossen und die beiden Einlaßventile derart umgesteuert, daß durch eines Frischluft angesaugt und durch das andere komprimierte Luft abgegeben wird.
Zugleich werden die Ventile doppelt so häufig angesteuert, so daß das Viertaktmotor-
Prinzip vorübergehend aufgegeben wird und das Aggregat nunmehr als
Kompressor mit Effektivität bei jedem Kolbenhub arbeitet.
Diese Umsteuerung erfolgt durch Impulse bei der Anfangsbewegung des Bremspe
dals - am besten progressiv zur Dosierung der geforderten Verzögerung.
Sie wird bei Bremsvorgängen des Fahrzeugs während der Leerlaufstellung des
Schaltgetriebes blockiert sowie kurz vor dem Stillstand der Kurbelwelle
aufgehoben.
Der Dieselmotor arbeitet bei dieser Steuerung wegen des kleineren Verbrennungsraumes,
entsprechend der höheren Verdichtung, effektiver als der Ottomotor.
Die erzeugte Druckluft wird einem Druckspeicher zugeführt. Die notwendige und
sinnvolle Kapazität des Behältersystems ergibt sich aus dem Hubraum des Motors und dem
Optimum der gespeicherten Druckluftmenge in Bezug auf ihre spätere Verwendung,
Überschüsse werden abgeblasen und der Schalldämpfung im Abgassystem zugeführt. Da der
so umgesteuerte Motor hierbei Saug- und Kompressionsarbeit in viel höherem Maße leisten
muß, ist die Bremswirkung wesentlich stärker als beim bisherigen langsamen Auslauf eines
Fahrzeugs mit konventioneller Steuerung der Ventile. Gleichwohl bleibt diese Funktion ohne
Betätigung des Bremspedals erhalten und ermöglicht ggf. die bisherige Anpassung der
Fahrgeschwindigkeit an den aktuellen Verkehrsfluß.
Reicht die Bremswirkung bei stärker notwendiger Verzögerung nicht aus, so setzt nach
circa 20 mm Bremspedalbewegung, etwa nach einem leichten Druckpunkt, die Wirkung der
üblichen Fahrzeugbremsen ein, um eine Voll- oder Notbremsung zu ermöglichen. Der Motor
arbeitet währenddessen weiterhin gleichzeitig energiespeichernd als Kompressor.
Die gespeicherte Druckluft wird bei der anschließenden Beschleunigung des Fahrzeugs
eingesetzt, indem sie zur Aufladung des Motors bereits aus der Leerdrehzahl heraus dient. Je
nach Fahrweise ist ein ökonomie- oder ein leistungsbezogener Einsatz der Speicherenergie
möglich. Darüber hinaus ist der Betrieb weiterer pneumo-mechanischer Systeme im Fahrzeug
mit der aufgebauten Druckluft, etwa Servolenkung oder -bremse, zumindest
unterstützend, sowie ein weiterer Einsatz unter Entlastung des Generator-Batterie-Systems
möglich.
Der technische Aufwand für eine solche Einrichtung, wenn man erst einmal einen
nockenwellenlosen Motor betreibt, ist sehr gering, ebenso wie das dadurch bedingte
Mehrgewicht: Die entsprechende Differenzierung der Ventilsteuerungseinheit erfolgt nahezu
gewichtsneutral. Zusätzliche, gering mechanisch bewegte Teile sind lediglich steuernde und
regelnde Elemente im Ansaug- und Druckluftsystem. Sie sind marktgängig oder leicht für die
speziellen Belange zu entwickeln. Ein gewisses Mehrgewicht bringen der Druckspeicher, der
den räumlichen Gegebenheiten des Fahrzeugs angepaßt werden kann, ggf. auch in
Einzelelementen, und die erforderlichen Rohrleitungen. Die Gewichtsbelastung dürfte jedoch
kaum die bisherige für die mechanischen Steuerelemente der Motorventile erreichen oder
übersteigen.
Der Hauptvorteil der vorgeschlagenen Bau- und Steuerungsweise liegt in der
Verfügbarkeit eines multivalenten Energiedepots in Form von komprimierter Luft, dessen
Aufbau unmittelbar unter Entlastung des Bremssystems durch einen geradezu lächerlich
geringen technischen Aufwand in Sekundenbruchteilen eingeleitet und ebenso schnell
unterbrochen werden kann. Er erfolgt auch immer nur dann, wenn überschüssige, bisher
vernichtete Energie anfällt. Dem Prinzip des Kolbenmotors ist mit Hilfe frei wählbarer Ventil-
Aktivitäten diese Rolle nach über hundertjähriger Entwicklung sprunghaft zugefallen.
Insbesondere bei Stadt- und Landstraßenfahrten mit häufigerem
Geschwindigkeitswechsel, immer dann, wenn die konventionelle "Gas-weg-Funktion" nicht
ausreicht, ergeben sich die Vorteile dieser Energierückgewinnung bei deutlich vermindertem
Bremsenverschleiß.
Die Speicherung und Verwertung der gewonnenen Druckluft kann dem Stande der
Technik entsprechend gestaltet werden.
Eine Verführung zu umweltbelastender Fahrweise mit bewußt vermehrter
Inanspruchnahme der Bremsfunktion ist durch Anwendung dieses Prinzips nicht gegeben, da
die im Gesamtsystem vorhandene Energie naturgemäß auch weiterhin im Kraftstofftank
sinnvoller gespeichert ist als in Druckluft, die unter Inanspruchnahme der ersteren erzeugt
wird.
Claims (1)
- Es handelt sich um
Energie-Rückgewinnung während des Bremsvorganges bei Fahrzeugen mit nockenwellenlosen Brennkraftmotoren mit optimierter Ventil- Einzel- oder -Gruppensteuerung,
dadurch gekennzeichnet,- 1. daß bei Einleitung des Bremsvorganges die Einlaßventile bei gleichzeitiger
Stillegung des/der Auslaßventile(s) und der Kraftstoffeinspritzdüsen derart umgesteuert werden,
daß der durch kinetische oder Schwerkraft-Energie passiv bewegte Motor als Kompressor arbeitet und dadurch die Speicherung von Druckluft ermöglicht als Energie, die bisher mit Hilfe des Bremssystems quantitativ in Abwärme verwandelt wurde,
ferner dadurch gekennzeichnet, - 2. daß die Umsteuerung des Motors durch die Anfangsbewegung des Bremspedales
erfolgt, zur Dosierung der Bremsleistung progressiv, bei niedriger Umdrehungszahl der
Kurbelwelle aufgehoben wird und in Leerlaufstellung des Schaltgetriebes unterbleibt,
ferner dadurch gekennzeichnet, - 3. daß durch die Ventil-Umsteuerung der Viertaktmotor in einen bei jedem
Kolbenhub arbeitenden Kompressor umgewandelt wird,
und schließlich dadurch gekennzeichnet, - 4. daß bei Umstellung auf die Kompressorfunktion je nach Erfordernis eine geringe, angemessene Anzahl von Kolbenhüben (1-2) ohne Kraftstoffeinspritzung zur Spülung der Zylinderräume vorgeschaltet wird.
- 1. daß bei Einleitung des Bremsvorganges die Einlaßventile bei gleichzeitiger
Stillegung des/der Auslaßventile(s) und der Kraftstoffeinspritzdüsen derart umgesteuert werden,
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19757407A DE19757407C2 (de) | 1997-12-16 | 1997-12-16 | Energierückgewinnung während des Bremsvorganges bei Kraftfahrzeugen mit nockenwellenlosen Brennkraftmotoren mit optimierter Ventil-Einzel- oder -Gruppensteuerung |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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DE19757407A DE19757407C2 (de) | 1997-12-16 | 1997-12-16 | Energierückgewinnung während des Bremsvorganges bei Kraftfahrzeugen mit nockenwellenlosen Brennkraftmotoren mit optimierter Ventil-Einzel- oder -Gruppensteuerung |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE19757407A1 true DE19757407A1 (de) | 1998-07-09 |
DE19757407C2 DE19757407C2 (de) | 2000-03-30 |
Family
ID=7853094
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE19757407A Expired - Lifetime DE19757407C2 (de) | 1997-12-16 | 1997-12-16 | Energierückgewinnung während des Bremsvorganges bei Kraftfahrzeugen mit nockenwellenlosen Brennkraftmotoren mit optimierter Ventil-Einzel- oder -Gruppensteuerung |
Country Status (1)
Country | Link |
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DE (1) | DE19757407C2 (de) |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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EP1074713A1 (de) * | 1999-08-06 | 2001-02-07 | Renault | Verfahren zur Steuerung einer Brennkraftmaschine zur Erleichterung des Startes nach Abschalten |
FR2833650A1 (fr) * | 2001-12-14 | 2003-06-20 | Peugeot Citroen Automobiles Sa | Systeme de motorisation pour vehicule automobile |
DE10221269A1 (de) * | 2002-05-14 | 2003-11-27 | Antoni Slawomir Stys | Vorrichtung an eines Bremssystems für den Verbrennungsmotor zur Wiedergewinnung von Sekundärenergie während des Bremsvorgangs eines Fahrzeugs |
EP2679789A1 (de) * | 2012-06-28 | 2014-01-01 | Peugeot Citroën Automobiles Sa | Verfahren zum Stoppen eines pneumatischen Hybrid-Verbrennungsmotors |
Family Cites Families (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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DE19508074C1 (de) * | 1995-03-08 | 1996-10-17 | Andre Marche | Verfahren und Vorrichtung zur Energieumwandlung und Energiespeicherung für ein Kraftfahrzeug mit Verbrennungsmotor |
-
1997
- 1997-12-16 DE DE19757407A patent/DE19757407C2/de not_active Expired - Lifetime
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FR2797304A1 (fr) * | 1999-08-06 | 2001-02-09 | Renault | Procede de commande d'un moteur a combustion en vue de faciliter le demarrage du moteur apres un arret |
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FR2992684A1 (fr) * | 2012-06-28 | 2014-01-03 | Peugeot Citroen Automobiles Sa | Procede d'arret d'un moteur a combustion interne hybride pneumatique |
Also Published As
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---|---|
DE19757407C2 (de) | 2000-03-30 |
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