1 ¼ L Ingocar

Gewicht  Ingocar  533 kg   -   Plattform 293 kg 
Abmessungen 432 cm x 178 cm x 145 cm
Verbrauch 1.22 L/100km
Antriebsmotor 30 kW         (40 PS)         16 kg
Akkumulator   1,4 MJ        (23 kW·min)
Radmotoren (4)      356 kW       (485 PS)       29 kg
Höchstgeschwindigkeit         160 km/h
Beschleunigung 2,5 Sek.      (0-100 km/h) 
Reichweite 1.600 km
Kofferraum                        200  +  420 Liter        (vorne, hinten)
Sicherheit Aktive Stossfänger    (4 Seiten, je 60 cm)

CO₂ Emissionen

33 gr/km         

Der Hydraulic Hybrid 'Ingocar' erzielt extrem niedrige Verbrauchs- und Emissionswerte bei z.Zt. nicht erhältlichen Fahrleistungen und Unfallschutz. Der Verbrauch von 1,22 L/100km resultiert aus der Simulation des Neuen Europäischen Fahrzyklusses (NEFZ).

Schon vor 20 Jahren wurden die herausragenden Leistungen in der New York Times publiziert.

 

Die aussergewöhnlich hohen Reduzierungen in Gewicht, Kraft-stoffverbrauch und Emissionen resultieren aus der Leichtbau-weise der Plattform mit aktiven Stossfängern, der Hochdruck Frei-Kolben Brennkraftmaschine und der Rückgewinnung der gesamten Bremsenergie. Der neue Ingocar ist dadurch um nahezu 1.000 kg leichter als Fahrzeuge gleicher Grösse, und die Antriebsmaschine und Energierückgewinnung reduzieren den Kraftstoff zur Erzeugung eines kW für das Fahren bei 43%.

Die Reduzierung des Gewichtes um 192 kg - gegenüber der bisherigen 1,4 L Version (725 kg) - wird durch die intensive Verwendung (47%) von Kohlefaser-Werkstoffen (CFRP) und des sich daraus ergebende leichteren Antriebes erzielt und verringert den Verbrauches und die Emissionen um 13%. Die Herstellkosten liegen trotzdem unterhalb denen von Fahrzeugen vergleichbarer Grösse und Qualität. Es ist geplant die fahrfertigen Plattformen herzustellen und diese den Herstellern von Fahrzeugen zuzuliefern.

Das Fahrzeug besteht aus den Sektionen Plattform und Karosserie. Beide werden unabhängig voneinander hergestellt und am Ende der Montage über vier Dämpfungselemente miteinander verbun-den. Karosserien unterschiedlicher Art können verwendet werden. Größe und Leistungsfähigkeit der Platform werden durch das Gesamtgewicht, den Radstand und die Spurweite des Fahrzeuges bestimmt. Die aktive kontrollierten pneumatisch/hydraulischen Elemente erhöhen den Fahrkomfort erheblich.

Platform integration into Ingocar

Die selbsttragende Plattform ist fahrfertig und besteht im wesent-lichen aus dem Akkumulator als Rückgrad und Energiespeicher, dem Antriebsmotor und vier Radmotoren. Der aufgrund des hohen Innendruckes dickwandige Akkumulator ist geringfügig verstärkt, um die Fahrwerks- und zusätzlichen Kräfte einer Kollision schadlos aufzunehmen zu können. Stoßfänger an allen vier Seiten werden automatisch kurz vor einer Kollision um 60 cm ausgefahren und absorbieren die Aufprallenergien von Geschwindigkeiten bis zu 64 km/h bei einer Verzögerung von 7g. Vor einem Kontakt mit Fuß-gängern wird automatisch eine weiche Einstellung gewählt, um die Kräfte entsprechend zu verringern. Alle Energien von Kollisionen werden im Akkumulator gespeichert. Die von höheren Geschwin-digkeiten werden ebenso voll absorbiert, erzeugen jedoch größere Verzögerungen.

Das Bersten des Akkumulators während eines Unfalles wird durch die grossen Distanzen zur Absorbierung der Crash-Energien fast ausgeschlossen. Sie betragen an allen vier Seiten mehr als 120 cm und entsprechen damit mehr als dem dreifachen gegenwärtiger Fahrzeuge. Zusätzlich wird kurz vor dem Aufprall ein grosser Anteil des druckbeaufschlagten, nicht brennbaren Gases abgeblasen und der Druck somit stark reduziert.

Bumper position before impact.

Die zunehmende Fähigkeiten elektronischer Kontrollsysteme (GPS, car2car communication) ermöglichen mit Hilfe der aktiven Stossfän-ger einen Cloud kontrollierten Stossstange-an-Stossstange-Kontakt Verkehrsfluß der die Sicherheit erhöht und den Verbrauch und die Emissionen reduziert. Die einfache Kontrolle des hydrostattischen Antriebes (Geschwindigkeit, Ladezustand des Akkumulators [SOC], Antriebsmotor an-aus) und der aktiven Stoßfänger (Ein- und Aus-fädeln vom Zug) unterstützten diesen Prozeß. Die unabhängie und schnelle Kontrolle der Radmomente resultiert in 'torque vectoring' und verbessert die Handhabung und Stabilität.

Die Frei-Kolben Maschine, und die Radmotoren beim Bremsen, pumpen Flüssigkeit unter hohem Druck (bis zu 480 bar) in den Akkumulator und komprimieren dadurch den nicht-brennbarem Stickstoff im Kolbenspeichers der die Energie aufnimmt. Nach Erreichen des erforderlichen Ladezustandes wird die Maschine automatisch abgeschaltet, und die Druckflüssigkeit treibt die Radmotoren an die das Auto ohne zu schalten bis zur maximalen Geschwindigkeit beschleunigen können. Zum Bremsen werden die Motore reversiert und pumpen die rekuperierte Energie zurück in den Akkumulator. Die gespeicherte Menge ist ausreichend für eine Fahrstrecke von ca. 8 km. Der Ladezustand ist so geregelt, dass immer ausreichend Kapazität für das Beschleunigen und Bremsen zur Verfügung steht.

Der Akkumulator ist, wenn verglichen mit Batterien, auch bei niedri-geren Temperaturen voll leistungsfähig und hat eine unbegrenzte Lebensdauer. Die Kosten für eine neue Batterie entfallen daher und der Einfluss des Recyclings (Menge und Art des Materials) wird dadurch erheblich reduziert.

Emissionen

Die Simulation des Neuen Europäischen Fahrzyklus (NEFZ) ergibt einen Verbrauch von 1,22 Litern/100km und CO₂ Emissionen von 33 gr/km. Die sehr geringe Verbrauch beruht auf dem um ca. 1.000 kg (-65%) reduzierten Fahrzeuggewicht, geringen spezifischen Ver-brauch der Frei-Kolben Maschine (-35%), der Wiedergewinnung von Bremsenergie (City -31%, NEDC -14%,) sowie der strömungs-günstigen Form (cw = 0.22, kleiner Antrieb, geringe Kühlflächen).

Personenwagen (C-Segment) mit einem tatsächlichen Verbrauch von 4.0 L/100km produzieren die gleiche Menge CO₂ (95 g) wie ein vergleichbares Fahrzeug mit Elektroan-trieb. 66% weniger CO₂ werden durch den 1¼ L Hydraulik Hybrid Ingocar erzielt. Tests des ADAC zeigen deutlich höhere als die angegebenen Werte: Renault Fluence Z.E.: 1.543 kg, 14 kWh/100km, 79 gr/km CO₂ verbrauchte tatsächlich 25,7 kWh/100km mit 145 gr/km CO₂ - eine Zunahme um 84%. (Tesla S: 2,108 kg, 89 mpg / 2,65 L/100km, 62 gr/km CO₂.)

Die Basis des Vergleiches: Spezifische CO₂ Emissionen der Stromerzeugung = 500 gr/kWh. Aktuelle Werte: USA 480 gr/kWh, Deutschland 470 gr/kWh. Die 500 gr/kWh für E-Autos beinhalten die CO₂ Emissionen die bei der Herstellung der Batterie entstehen. (I. Hirose, M. Hitomi, 'Mazdas Weg zu effizienteren Verbrennungs-motoren', MTZ - Motortechnische Zeitschrift, Mai 2016, Springer Verlag.)

Die vollständige hydrostatische Rückgewinnung der Bremsenergie eliminiert auch die erhebliche Erzeugung von Feinstaub durch das Bremsen.

Die Charakteristiken der hydraulisch-pneumatischen Stossdämpfer des Fahrwerkes und denen zwischen Plattform und Karosserie sind elektronisch einstellbar. Die unerwünschten Bewegungen der Karosserie (Seitenneigung, Tauchen beim Bremsen, Vibrationen, etc.) werden dadurch vermieden und die Schockabsorbtion erheb-lich gesteigert. Die rekuperierten Dämpfungsenergien werden im Akkumulator gespeichert, sind jedoch in der Simulation des NEFZ nicht berücksichtigt.

Automobiler Leichtbau

Die Gewichtsreduzierung ergibt sich durch die lastaufnehmende Funktion des Akkumulators, des kleinen und leichten Fahrantrie-bes und der vereinfachten Karosserie ohne ‘Knautsch Strukturen’. Die Berechnung des Gewichts der Platform basiert auf Computer-simulationen und die desFahrzeugkörpers auf Forschungsberichten des Rocky Mountain Institute. (T.C. Moore, A.B. Lovins: Vehicle Design Strategies to Meet and Exceed PNGV Goals)

Weights: Conventional Car - Hydraulic Hybrids (GFRP - CFRP)

Ein Elektro-Modul (E-Modul) mit Batterie, Elektromotor und hydrau-lischer Pumpe kann zur Aufladung des Akkumulators an der Vor-derachse eingehängt werden. In tragbarer Form des Modules (59 kg, Batterie 43 kg) wird dadurch abgasfreies Fahren von ca. 100 km ermöglicht. Die Brennkraftmaschine an der Hinterachse kann für lange Reisen weiterhin vorhanden sein. Zur Verdreifachung der Reichweite kann, anstelle des Dieselmotores, eine zweite und dritte Batterie an der Hinterachse eingehängt werden. Zu beachten ist jedoch, dass bei einem Verbrauch von 1,22 L/100km die CO₂ Emissionen (well to wheel) durch elektrisches Fahren wesentlich  höher sind.

Die Darstellungen zeigen die selbsttragende, fahrfertige Plattform und deren Integration in den Ingocar. Die seitlichen Stoßfänger der Plattform sind aus patentrechtlichen Gründen nicht dargestellt.

Das Video INGOCAR und die Platform mit Elektro Modul zeigen vorhergehende Versionen des Hydraulic Hybrid.

 

 

190 mpg Ingocar

Weight Ingocar 1,174 lbs   -   Platform  645 lbs
Length, Width, Height        170“ x 70“ x 57“
Mileage                190 mpg.
Engine 40 hp         35 lbs.
Accumulator 1.4 MJ       (31 hp·min)
Wheel motors (4) 485 hp       64 lbs. 
Speed (max) 100 mph
Acceleration 2.5 sec.     (0-62 mph)
Travel 1,000 miles
Trunk space 7 + 15 cu ft.               (front, rear)
Safety Active bumpers         (4 sides, each 24")
CO₂ Emissions 33 gr/km         

The Hydraulic Hybrid 'Ingocar' achieves extreme low fuel consumption and emissions at currently not obtainable performances and safety conditions. The mileage of 190 mpg reflects the simulation of the New European Driving Cycle (NEDC).

Already 20 years ago, the outstanding performances have been published in the New York Times.

 

The extraordinary high reductions in weight, fuel consumption and emissions are the result of the lightweight platform structure with active bumpers, high-pressure free-piston engine, and the recupe-ration of the entire braking energy. The new Ingocar is therefore more than 2,000 lbs lighter than conventional cars of the same size, and the engine and energy recuperation reduce the fuel needed to produce 1 hp for driving by 43%.

The weight reduction of 426 lbs. - when compared with the previous 170 mpg version (1,600 lbs.) - is achieved through the intense application (47%) of Carbon Fiber Reinforced Plastic (CFRP) and the resulting lighter drivetrain, reducing the fuel consumption and emissions by 13%. Nevertheless, the manufacturing costs are lower than those of conventional cars of the same size and quality. It is planned to produce drivable platforms to be sold to manufacturers of cars.

The car consists of the sections platform and body. They are produced independently from each other and are connected at the final stage of the assembly through four dampening elements. Vehicle bodies of different types can be attached. Size and power of the platform are determined by the weight of the car, wheel base and track. The actively controlled pneumatic/hydraulic elements increase the driving comfort noticeably.

The car platform (without side bumpers)

The load carrying platform is drivable and consists of the accumulator as backbone and energy storage device, the engine, and the four wheel motors. The accumulator, because of its high internal pressure, is very rigid, but slightly reinforced to absorb the additional forces of the sus-pension and from a collision without damage. Bumpers on all four sides are extended automatically by 2 feet before a crash occurs and absorb the impact energies from speeds up to 40 mph, at a decelera-tion of ca. 7g. Before a contact with a pedestrian occurs, the setting will be adjust-ted to 'soft' to reduce the forces significantly. All energies from collisions are stored in the accumulator. The energies from higher speeds are also fully absorbed, but result in higher g-forces.

Bursting of the accumulator during an accident is nearly ruled out because of the long distances available to absorb the crash ener-gies. The shortest being more than 48” (4 ft.) - about three times that of current cars. In addition, most of the pressurized, non-flammable gas of the accumulator is released shortly before impact.

Bumper in driving position

With improving electronic control systems (GPS, car2car communica-tion) the active bumpers enable a cloud controlled bumper-on-bumper-contact traffic pattern for improving safety and reducing fuel consump-tion and emissions. The very simple control of the hydrostatic drive (speed, State-Of-Charge [SOC] of the accumulator, engine on-off) and the active bumpers (merging-leaving the train) supports this process. The independent and fast control of torque at each wheel allows 'torque vectoring' for improving the handling and stability of the car.

The free-piston engine, and the wheelmotors during braking, pump fluid under high pressure (up to 7,000 psi) into the accumulator and com-press the section filled with pre-compressed, non-flammable Nitrogen gas to store the energy. When reaching the desired SOC, the engine will be automatically turned off, and the pressurized fluid drives the wheel motors up to maximum speed, without shifting. For braking, the motors are reversed and pump the entire recuperated braking energy back into the accumulator. The stored energy is sufficient for a driving distance of about 5 miles. The SOC is controlled to provide always full capacity for acceleration and braking.

The accumulator, when compared with batteries, maintains its capacity also at low temperatures and has an unlimited life. There are no costs for replacing the battery and the effects of recycling (number of devices, type of material) are significantly reduced.

Emissions

The simulation of the New European Driving Cycle (NEDC) results in a fuel consumption of 190 mpg and CO2 emissions of 33 gr/km. The high mileage results from the reduced vehicle weight of 2,200 lbs. (-65%), low specific fuel consumption of the free-piston engine (-35%), recupe-ration of the entire braking energy (City -31%, NEDC -14%), and low drag resistance (cw = 0.22, small drivetrain and cooling requirements).

A passenger car (C-Segment) with an actual mileage of 59 mpg pro-duces the same amount of CO₂ (95 gr/km) as a comparable electric vehicle. 66% less CO₂ is achieved with the Hydraulic Hybrid Ingocar. Tests at ADAC (German equivalent to the AAA) showed significantly higher emission than stated: Renault Fluence Z.E.: 1,543 kg, 14 kWh/ 100km, 79 gr/km CO₂ consumed actually 25.7 kwh/100km with 145 gr/km CO₂ - an increase of 84%. (Tesla S: 2,108 kg, 89 mpg / 2.65 L/100km, 62 gr/km CO₂)                                                     

Base: Specific CO₂ Emissionen for producing electricity = 500 gr/kWh. Currently: USA 480 gr/kWh, Germany 470 gr/kWh. The 500 gr/kWh for the EV include the CO₂ emissions, occuring during the production of the battery. (I. Hirose, M Hitomi, ‘Mazdas Weg zu effizienteren Verbrennungsmotoren‘, Motortechnische Zeitschrift (MTZ), May 2016, Springer Verlag.

The complete hydrostatic recuperation of braking energy also elimi-nates the considerable amount of particulate matter (PM) or fine dust from braking.

The characteristic of the hydro-pneumatic shock absorbers of the suspension and those between platform and body are electronically adjustable. The undesirable movements of the car body (leaning, diving during braking, etc.) are avoided and the absorption of shocks signify-cantly improved. The energies gained during dampening are stored in the accumulator, but are not included in the simulation of the NEDC.

Automotive Lightweighting

The lower weight is the result of the load carrying function of the accu-mulator, the small and light drivetrain, and simplified car body without sections to absorb crash forces. The calculation of the weight for the car body is based on computer simulations, and that of the car body predominantly on data from research reports from the Rocky Mountain Institute. (T.C. Moore, A.B. Lovins: Vehicle Design Strategies to Meet and Exceed PNGV Goals.)

An additional electric Module (E-Module), consisting of a battery, electric motor and hydraulic pump for charging the accumulator, can be attached to the front axle. The combustion engine at the rear axle can remain to offer long distance travel. The portable version of the Module (130 lbs, battery 95 lbs), allows for an emission-free travel of up to 60 miles. To triple the distance, a second and third battery can be attached at the rear axle, instead of the combustion engine. However, it has to be considered, that at a mileage of 190 mpg, the overall CO₂ emissions (well to wheel) of an electrically driven car are significantly higher.

Platform with Electric-Hydraulic Charge Module

The pictures show the self-supporting, drivable platform and its integration into the Ingocar. The bumpers for side impacts are not shown for proprietary reasons.

Video and Platform with Electric Module show previous versions of the Ingocar.

 

 

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