DE3941998C1 - Encapsulated auxiliary power unit - is fitted in vehicle and has little IC engine inside generator - Google Patents

Encapsulated auxiliary power unit - is fitted in vehicle and has little IC engine inside generator

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DE3941998C1 DE19893941998 DE3941998A DE3941998C1 DE 3941998 C1 DE3941998 C1 DE 3941998C1 DE 19893941998 DE19893941998 DE 19893941998 DE 3941998 A DE3941998 A DE 3941998A DE 3941998 C1 DE3941998 C1 DE 3941998C1
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Abstract

encapsulated auxiliary unit uses a separate a engine to power in-board equipement e.g. generator , air conditioner etc. The IC engine shaft (2,5) should have controlled clutches (6) at both ends for optional connection to a generator (3), compressor (4) etc. The engine is pref. of the piston or rotary piston type with co-planar combustion chambers spread round the shaft (5). USE/ADVANTAGE - Motor vehicles, auxiliary power. Air conditioner and generator provided with own drive to suit outside etc conditions in low-built design.

Description

Die Erfindung betrifft ein gekapseltes Hilfsaggregat für Kraftfahrzeuge gemäß den im Oberbegriff des ersten Patentanspruches angegebenen Merkmalen.The invention relates to an encapsulated auxiliary unit for Motor vehicles according to the preamble of the first Features specified.

Bekanntlich sind einem als Brennkraftmaschine gestalteten Fahrmotor eines Kraftfahrzeuges zahlreiche Zusatz­ aggregate zugeordnet, die insbesondere über pannen­ anfällige Riementriebe angetrieben sind. Zur Beseitigung dieses Nachteiles ist es aus der DE-31 21 193-A1 bekannt, die Zusatzaggregate elektrisch anzutreiben, wobei zur Stromversorgung ein Generator dient, der mit einer von den Abgasen des Fahrmotors angetriebenen Turbine gekoppelt ist.It is known that one is designed as an internal combustion engine Driving motor of a motor vehicle numerous addition assigned to aggregates, particularly those that break down vulnerable belt drives are driven. For elimination this disadvantage is known from DE-31 21 193-A1, to drive the additional units electrically, with the A generator is used to power one of the Exhaust gases of the traction motor driven turbine coupled is.

Bei einem aus der DE-OS 17 51 686 bekannten weiteren Vorschlag sind entsprechend der eingangs genannten Gattung die Zusatzaggregate mit einer vom Fahrmotor des Kraftfahrzeuges unabhängigen Brennkraftmaschine zu einem gekapselten Hilfsaggregat kombiniert, wobei die Zusatz­ geräte in mechanischer Antriebsverbindung mit der Brenn­ kraftmaschine stehen. Dabei treibt die Brennkraftmaschine des Hilfsaggregates u. a. einen elektrischen Generator und einen Kompressor an.In another known from DE-OS 17 51 686 Proposal are according to the above Genus the additional units with one of the traction motor of the Motor vehicle independent internal combustion engine to one encapsulated auxiliary unit combined, the addition devices in mechanical drive connection with the Brenn engine stand. The internal combustion engine drives of the auxiliary unit u. a. an electric generator and a compressor.

Mit der als Hubkolbenmaschine gestalteten Brennkraft­ maschine stehen die Zusatzaggregate in fester Drehverbin­ dung. Damit werden sämtliche Zusatzaggregate unabhängig von ihrer jeweils zu erbringenden Versorgungsleistung ständig angetrieben, wodurch insbesondere bei erforderli­ cher maximaler Belastung eines Zusatzaggregates durch das Mitschleppen der anderen, kaum belasteten Zusatzaggregate sich Verluste ergeben.With the internal combustion engine designed as a reciprocating piston engine machine, the additional units are firmly connected dung. This makes all auxiliary units independent of their respective pension payments constantly driven, which makes it especially necessary when cher maximum load of an additional unit by the  Dragging the others along, hardly additional units under load result in losses.

Der Erfindung liegt, davon ausgehend, die Aufgabe zugrunde, die Zusatzaggregate besonders verlustarm anzutreiben.The invention is based on the task the basis, the additional units are particularly low-loss to drive.

Die Aufgabenlösung ist im Kennzeichenteil des Anspruchs 1 angegeben.The task solution is in the characterizing part of claim 1 specified.

Bei einem großen Energieanlagensystem gemäß der DE-A-31 32 764 ist zwar auch schon vorgesehen, daß eine Brennkraftmaschine über beide Wellenenden einer Maschinenwelle einerseits mit einem elektrischen Generator und andererseits mit einem Kompressor je nach Bedarf jeweils allein oder gemeinsam kuppelbar ist, jedoch ist hier die Zweckbestimmung eine gänzlich andere und hat mit Kraftfahrzeugantrieben nichts zu tun.With a large energy system according to the DE-A-31 32 764 is indeed already provided that a Internal combustion engine over both shaft ends Machine shaft on the one hand with an electrical Generator and on the other hand with a compressor depending on Can be coupled individually or together, however, the purpose here is completely different and has nothing to do with motor vehicle drives.

Der erfindungsgemäße Vorteil liegt darin, daß z. B. bei hohen Außentemperaturen der für eine Klimaanlage dienende Kompressor des Hilfsaggregates allein betrieben werden, und bei niedrigen Außentemperaturen beispielsweise der erhöhte elektrische Energiebedarf aus dem allein von der unabhängigen Brennkraftmaschine angetriebenen Generator gedeckt werden kann. Mit der Ausgestaltung zumindest einer der Kupplungen als steuer-/regelbare Schlupfkupplung nach Anspruch 6 kann die an der Maschinenwelle der Brennkraftmaschine wirksame Leistung bei gleichzeitigem Antrieb bei der Zusatzaggregate bedarfsweise aufgeteilt werden. So wird mit dem erfindungsgemäß gestalteten Hilfsaggregat nur die jeweils benötigte Energie erzeugt.The advantage of the invention is that z. B. at high outside temperatures for air conditioning Compressor of the auxiliary unit can be operated alone, and at low outside temperatures, for example increased electrical energy consumption from the alone of the independent internal combustion engine driven generator can be covered. With the design at least one of the clutches as controllable Slip clutch according to claim 6 can at the Machine shaft of the internal combustion engine effective power at the same time  Drive in the additional units divided if necessary will. So with the designed according to the invention Auxiliary unit only generates the energy required.

Zur Erzielung eines niedrigbauenden, gekapselten Hilfs­ aggregates weist die zugehörige Brennkraftmaschine gemäß Anspruch 2 um die Maschinenwelle im wesentlichen in einer Ebene verteilt angeordnete Brennräume auf, wie dies beispielsweise bei einem Einscheiben-Kreiskolben­ motor oder einem Boxer-, einem X- oder Stern-Motor bekannt ist.To achieve a low-construction, encapsulated aid aggregates has the associated internal combustion engine according to Claim 2 to the machine shaft essentially in Combustion chambers arranged on a level, such as this is the case, for example, with a single-disc rotary piston engine or a boxer, an X or a star engine is known.

Dem vorgenannten Ziel dient ferner ein gemäß Anspruch 3 gestalteter Kompressor mit mehreren um die Antriebswelle verteilt in einer Ebene angeordneten Arbeitsräumen, von denen welche beispielsweise der Kühlmittelverdichtung und andere z. B. der Drucklufterzeugung dienen können.The aforementioned goal is also used according to claim 3 designed compressor with several around the drive shaft distributed in one level arranged workspaces, from those which, for example, the coolant compression and other z. B. can serve the generation of compressed air.

Zur Steigerung der Anzahl an Arbeitsmaschinen ohne Vergrößerung des gekapselten Hilfsaggregates kann nach Anspruch 4 bei einer als Hubkolbenmaschine ausgebildeten Brennkraftmaschine ein Teil der Hubräume als Arbeits­ räume eines Kompressors oder für mehrere, zu unter­ schiedlichen Zwecken vorgesehene Kompressoren dienen, so daß das somit freigewordene Wellenende dem Anschluß einer weiteren Antriebsmaschine, z. B. einer Wasser- oder Schmieröl-Pumpe dienen kann. Eine derart gestaltete Brennkraftmaschine ist beispielsweise aus der DE-A-35 00 644 für sich bekannt, wobei ein Zylinder eines zweizylindrigen Boxermotors als Kompressor dient.To increase the number of machines without Enlargement of the encapsulated auxiliary unit can Claim 4 in a trained as a reciprocating piston machine Internal combustion engine part of the cubic capacity as working rooms of a compressor or for several, too under intended compressors serve different purposes, so that the shaft end thus freed the connection another prime mover, e.g. B. a water or lubricating oil pump can serve. One designed like this Internal combustion engine is, for example, from the DE-A-35 00 644 known per se, wherein a cylinder a two-cylinder boxer engine serves as a compressor.

Der Ausbildung eines kompakten, gekapselten Hilfsaggre­ gates dienen schließlich die im Anspruch 5 angegebenen Merkmale der Ausgestaltung der Hilfsaggregate-Kapsel.The formation of a compact, encapsulated auxiliary unit Finally, gates serve the purposes specified in claim 5 Features of the design of the auxiliary unit capsule.

Möglichkeiten der Anordnung des kompakten, gekapselten Hilfsaggregates in einem Kraftfahrzeug, insbesondere in einem Pkw, sind in Unteransprüchen der nachveröffentlichten DE 38 43 673 A1 beschrieben, die zum Gegenstand eine Stromversorgungs­ anlage für ein Kraftfahrzeug hat, wobei eine unabhängige Brennkraftmaschine einen elektrischen Generator an­ treibt.Possibilities of arranging the compact, encapsulated Auxiliary unit in a motor vehicle, especially in a car, are in the dependent claims of the subsequently published DE 38 43 673 A1 described the subject of a power supply Plant for a motor vehicle, with an independent Internal combustion engine an electrical generator drives.

Die Erfindung ist anhand eines in der Zeichnung schema­ tisch dargestellten Ausführungsbeispiels beschrieben.The invention is based on a schematic in the drawing Described embodiment shown table.

Ein gekapseltes Hilfsaggregat 1 für ein nicht dargestelltes Kraftfahrzeug zur Versorgung insbesondere bordeigener Verbraucher umfaßt eine vom Fahrmotor des Kraftfahrzeu­ ges unabhängige Brennkraftmaschine 2, die mit einem elektrischen Generator 3 und einem Kompressor 4 in Antriebsverbindung steht. Die Brennkraftmaschine 2 weist an beiden Wellenenden ihrer Maschinenwelle 5 (Kurbel­ welle) steuerbare Kupplungen 6 zur wahlweisen Ankoppelung des Generators 3 oder des Kompressors 4 oder der gleichzeitigen Ankoppelung dieser beiden Arbeitsmaschinen 3 und 4 auf.An encapsulated auxiliary unit 1 for a motor vehicle, not shown, for supplying, in particular, on-board consumers comprises an internal combustion engine 2 which is independent of the drive motor of the motor vehicle and which is in drive connection with an electric generator 3 and a compressor 4 . The internal combustion engine 2 has on both shaft ends of its machine shaft 5 (crankshaft) controllable clutches 6 for optional coupling of the generator 3 or the compressor 4 or the simultaneous coupling of these two working machines 3 and 4 .

Zur Erzielung eines durch niedrige Bauweise kompakten Hilfsaggregates 1 weist die Brennkraftmaschine 2 um die Maschinenwelle 5 im wesentlichen in einer Ebene verteilt angeordnete Brennräume auf, wobei die Brennkraftmaschi­ ne 2 zur Deckung des jeweiligen Leistungsbedarfes von Generator 3 und Kompressor 4 als Boxermotor oder als X-Motor oder als Sternmotor gestaltet sein kann.In order to achieve a compact auxiliary unit 1 due to its low design, the internal combustion engine 2 has combustion chambers arranged around the machine shaft 5 essentially distributed in one plane, the internal combustion engine 2 to cover the respective power requirements of the generator 3 and the compressor 4 as a boxer engine or as an X engine or can be designed as a radial engine.

Dem Ziel eines kompakten Hilfsaggregates 1 dient ferner der als Hubkolbenmaschine ausgebildete Kompressor 4, der um seine Antriebswelle 7 mehrere, im wesentlichen in einer Ebene verteilt angeordnete Arbeitsräume aufweist. Zur Mehrfachnutzung dieses Kompressors 4 kann ein Teil der Arbeitsräume der Kühlmittelverflüssigung für eine Klimaanlage des Kraftfahrzeuges dienen und der andere Teil der Arbeitsräume beispielsweise zur Erzeugung von Druckluft.The aim of a compact auxiliary unit 1 is also served by the compressor 4 , which is designed as a reciprocating piston machine and has a plurality of work spaces arranged around its drive shaft 7 , essentially distributed in one plane. For multiple use of this compressor 4 , part of the work spaces can be used for liquefying the coolant for an air conditioning system of the motor vehicle and the other part of the work spaces can be used, for example, to generate compressed air.

Zur Steigerung der Anzahl der von der Brennkraftmaschi­ ne 2 des Hilfsaggregates 1 angetriebenen Arbeitsmaschi­ nen - Generator 3, Kompressor 4 - ist die Brennkraftma­ schine 2 als mehrzylindrige Hubkolbenmaschine ausgebil­ det, wobei ein Teil der Hubräume als Arbeitsräume eines oder mehrerer Kompressoren dient. An die Stelle des an einem Wellenende der Maschinenwelle 5 angeschlossenen Kompressors 4 tritt eine weitere Arbeitsmaschine, die beispielsweise der Erzeugung einer hydraulischen Druck­ energie dient. Die vorbeschriebene kombinierte Brenn­ kraftmaschinen-Kompressoranordnung ist beispielsweise vorteilhaft durch einen X-Motor zu verwirklichen, wobei zwei einander gegenüberliegende Zylinder eine Brenn­ kraftmaschine 2 bilden, während die anderen einander gegenüberliegenden Zylinder für Kompressoren 4 dienen, wobei einer der Zylinder als Klima-Kompressor dient und der andere Zylinder für eine Drucklufterzeugung.To increase the number of driven by the Brennkraftmaschi ne 2 of the auxiliary unit 1 Arbeitsmaschi NEN - generator 3 , compressor 4 - the internal combustion engine 2 is ausgebil det as a multi-cylinder reciprocating machine, with part of the cubic capacity used as work spaces of one or more compressors. In place of the compressor 4 connected to a shaft end of the machine shaft 5 there is another machine which, for example, is used to generate hydraulic pressure energy. The above-described combined internal combustion engine-compressor arrangement can be advantageously implemented, for example, by an X motor, two opposing cylinders forming an internal combustion engine 2 , while the other opposing cylinders are used for compressors 4 , one of the cylinders serving as an air conditioning compressor and the other cylinder for compressed air generation.

Die an den Enden der Maschinenwelle 5 der Brennkraft­ maschine 2 vorgesehenen Kupplungen 6 können als steuer­ bare Trennkupplungen ausgebildet sein, es ist aber auch denkbar, mindestens eine der Kupplungen 6 als eine steuer-/regelbare Schlupfkupplung auszubilden. Damit lassen sich Generator und Kompressor 4 gleichzeitig mit unterschiedlicher Leistungsverteilung betreiben, während mit den trennenden Kupplungen 6 entweder nur der Genera­ tor 3 oder nur der Kompressor 4 oder beide gleichzeitig ohne Leistungsverteilung betreibbar sind.The provided at the ends of the machine shaft 5 of the internal combustion engine 2 clutches 6 can be designed as controllable separating clutches, but it is also conceivable to design at least one of the clutches 6 as a controllable slip clutch. This allows generator and compressor 4 to operate simultaneously with different power distribution, while with the separating clutches 6 either only the generator 3 or only the compressor 4 or both can be operated simultaneously without power distribution.

Der kompakten Bauweise des Hilfsaggregates 1 dient ferner die Hilfsaggregate-Kapsel 8 mit einer die Brenn­ kraftmaschine 2 tragenden Plattform 9, auf der zum Außenumfang der Brennkraftmaschine 2 radial beabstandet ferner die Statorwicklungen 10 des elektrichen Genera­ tors 3 angeordnet sind. Damit ist ein in axialer Rich­ tung der Maschinenwelle 5 kurzbauendes Hilfsaggregat 1 erzielt, das gemäß Unteransprüchen der DE 38 43 673 A1 günstig in der Radschüssel eines Reserverades im Heck des Kraftfahrzeuges anzuordnen ist.The compact construction of the auxiliary unit 1 further serves the auxiliary aggregates capsule 8 with the internal combustion engine 2-carrying platform 9, radially on the outer periphery of the internal combustion engine 2. Further, the stator windings 10 spaced the elektrichen genera tors 3 are arranged. In this way, an auxiliary unit 1 of short construction in the axial direction of the machine shaft 5 is achieved, which, according to subclaims of DE 38 43 673 A1, can be arranged cheaply in the wheel disc of a spare wheel in the rear of the motor vehicle.

Claims (6)

1. Gekapseltes Hilfsaggregat (1) für Kraftfahrzeuge, mit einer von deren Fahrmotor unabhängigen Brenn­ kraftmaschine (2), die in Antriebsverbindung mit mehreren insbesondere bordeigenen Arbeitsmaschinen, wie einem elektrischen Generator (3) und einem (Klima-) Kompressor (4) steht, dadurch gekennzeichnet,
  • - daß die Maschinenwelle (5) der Brennkraft­ maschine (2) an ihren beiden Enden steuerbare Kupp­ lungen (6) zur wahlweisen Ankoppelung einer oder mehrerer der Arbeitsmaschinen (Generator 3, Kompres­ sor 4) aufweist.
1. Encapsulated auxiliary unit ( 1 ) for motor vehicles, with an internal combustion engine ( 2 ) which is independent of the drive motor and which is in drive connection with a plurality of in-vehicle working machines in particular, such as an electric generator ( 3 ) and a (air conditioning) compressor ( 4 ), characterized,
  • - That the machine shaft ( 5 ) of the internal combustion engine ( 2 ) at its two ends controllable couplings ( 6 ) for optional coupling of one or more of the machines (generator 3 , compressor 4 ).
2. Hilfsaggregat nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Brennkraft­ maschine (2) als Hubkolben- oder Kreiskolben-Motor ausgebildet ist und um die Maschinenwelle (5) im wesentlichen in einer Ebene verteilt angeordnete Brennräume aufweist.2. Auxiliary unit according to claim 1, characterized in that the internal combustion engine ( 2 ) is designed as a reciprocating or rotary piston engine and around the machine shaft ( 5 ) has combustion chambers arranged essentially distributed in one plane. 3. Hilfsaggregat nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Kompressor (4) als Hubkolbenmaschine ausgebildet ist und um die Antriebswelle (7) mehrere, im wesentlichen in einer Ebene verteilt angeordnete Arbeitsräume für unter­ schiedliche Zwecke, insbesondere Kühlmittelverdich­ tung oder Drucklufterzeugung aufweist.3. Auxiliary unit according to claims 1 and 2, characterized in that the compressor ( 4 ) is designed as a reciprocating piston machine and around the drive shaft ( 7 ) several, essentially distributed in one plane arranged work spaces for under different purposes, in particular coolant compression device or compressed air generation having. 4. Hilfsaggregat nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß bei einer als Hubkolben­ maschine ausgebildeten Brennkraftmaschine (2) ein Teil der Hubräume als Arbeitsräume eines Kompressors dient. 4. Auxiliary unit according to claims 1 to 3, characterized in that in a machine designed as a reciprocating piston internal combustion engine ( 2 ), part of the displacements serves as working spaces of a compressor. 5. Hilfsaggregat nach den Anprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet,
  • - daß die Hilfsaggregate-Kapsel (8) eine die Brenn­ kraftmaschine (2) tragende Plattform (9) aufweist, auf der
  • - zum Außenumfang der Brennkraftmaschine radial beab­ standet ferner die Statorwicklung (10) des elektri­ schen Generators (3) angeordnet ist.
5. Auxiliary unit according to claims 1 to 4, characterized in
  • - That the auxiliary unit capsule ( 8 ) has an internal combustion engine ( 2 ) carrying platform ( 9 ) on the
  • - The outer circumference of the internal combustion engine is also radially spaced, the stator winding ( 10 ) of the electrical generator ( 3 ) is arranged.
6. Hilfsaggregat nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eine der Kupplungen (6) als steuer-/regelbare Schlupfkupplung ausgebildet ist.6. Auxiliary unit according to claims 1 to 5, characterized in that at least one of the clutches ( 6 ) is designed as a controllable slip clutch.
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