DE19600910A1

DE19600910A1 - Storing and recovery of car brake energy

Info

Publication number: DE19600910A1
Application number: DE1996100910
Authority: DE
Inventors: Ulrich Dr Ing Augustin
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1996-01-12
Filing date: 1996-01-12
Publication date: 1996-06-20

Abstract

The car has an engine (1) driven air compressor (2) of positive displacement type. It has an air collector (14) charged in normal operation by the compressor, which supplies the collector via a valve (5) for the car braking across a heat exchanger (13).The stored air, on demand, flows through a valve (15) via a heat exchanger (18) and is heated. Then it is fed to the air compressor inlet side. The compressor delivers mechanical energy to the car engine such that the air expanded in the compressor is fed to the engine.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur teilweisen Rückgewinnung kinetischer oder potentieller Energie von Kraftfahrzeugen nach den im Oberbegriff des Patentanspruch 1 angegebenen Merkmalen.The invention relates to a method for the partial recovery of kinetic or potential energy of motor vehicles according to the preamble of the claim 1 specified characteristics.

Bekannt sind Verfahren zur Energierückgewinnung bei Kraftfahrzeugen. So wird zum Beispiel in DP 0 4219514 A1 eine Energierückgewinnungseinrichtung beschrieben, bei der über einen an die angetriebene Fahrzeugachse gekuppelten zusätzlichen Verdichter beim Bremsen Luft in einen Speicher gefördert und beim Beschleunigen die gespeicherte Luft dem Verbrennungsmotor oder einem zusätzlichen Druckluftmotor zugeführt wird. Das Verfahren erfordert neben dem Druckspeicher zusätzliche Komponenten wie Druckluftmotor und Kupplung. Ferner wird in EP WO 80/00237 ein Energiespeichersystem für Kraftfahrzeuge beschrieben, bei dem verdichtete Luft in einem Speicher gespeichert wird und bei Bedarf durch Abgas erhitzt einer Brennkammer zugeführt und mit Kraftstoff verbrannt wird, worauf anschließend die Brenngase zum Antrieb eines Motors genutzt werden. Bei diesem Verfahren wird Ladeluft gespeichert und zu einem späteren Zeitpunkt zur Verbrennung mit Kraftstoff wiederverwendet, die gespeicherte Druckenergie wird hier nicht direkt in mechanische Energie umgewandelt. Der Speicherdruck oberhalb des Ladedrucks wird über ein Druckminderventil reduziert. In der Schrift Energy Storage (S. 48 ff.) von J. Jensen wird ein Verfahren zur Energiespeicherung für Kraftwerke beschrieben, das aus Verdichter, Kühler, unterirdischem Luftspeicher, Brennkammer und Turbine besteht. Bei diesem Verfahren wird die verdichtete Luft gekühlt, es findet aber keine direkte Umwandlung von Druckenergie in mechanische Energie statt.Methods for energy recovery in motor vehicles are known. So becomes Example described in DP 0 4219514 A1 an energy recovery device, with the additional one coupled to the driven vehicle axle Compressors convey air into a reservoir when braking and when accelerating the stored air to the internal combustion engine or an additional one Air motor is fed. The process requires not only the pressure accumulator additional components such as air motor and clutch. Furthermore, EP WO 80/00237 describes an energy storage system for motor vehicles, in which compressed air is stored in a memory and if necessary by exhaust gas heated to a combustion chamber and burned with fuel, whereupon then the fuel gases can be used to drive an engine. With this The charge air is stored and used at a later time Combustion with fuel reused, the stored pressure energy is not directly converted into mechanical energy here. The memory pressure above the boost pressure is reduced via a pressure reducing valve. In the Energy font Storage (p. 48 ff.) By J. Jensen is a process for energy storage for Power plants described, consisting of compressors, coolers, underground air storage, Combustion chamber and turbine exist. In this process, the compressed air cooled, but there is no direct conversion of pressure energy into mechanical Energy instead.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren mit den Merkmalen aus dem Oberbegriff des Anspruchs 1 so weiterzuentwickeln, daß mit einem möglichst kleinem Luftspeicher möglichst viel Energie gespeichert und mit gutem Wirkungsgrad in Antriebsleistung für das Fahrzeug rückgewandelt wird. Darüber hinaus sollen zur Vereinfachung und aus wirtschaftlichen Gründen ohnehin für den Betrieb des Fahrzeugs vorhandene Komponenten so abgeändert werden, daß sie zusätzliche Aufgaben für das Verfahren mitübernehmen.The invention has for its object a method with the features from Develop the preamble of claim 1 so that with one possible Small air storage stores as much energy as possible and with good Efficiency in drive power for the vehicle is converted back. About that In addition, for simplification and for economic reasons anyway for the Operation of the vehicle components are modified so that they take on additional tasks for the procedure.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die beim Bremsen verdichtete Luft durch einen Wärmetauscher geleitet und gekühlt wird. Dies hat zur Folge, daß der Speicher bei gleichem Speicherdruck wesentlich mehr Luftmasse aufnehmen kann, als bei einem Verfahren ohne Kühlung. Diese Kühlung bewirkt zunächst eine Wirkungsgradvorschlechterung, da sich der Prozeß vom adiabatischen und damit reversiblen Verdichtungsprozeß entfernt. Ferner entstehen bei der späteren Expansion hochverdichteter, aber auf Umgebungstemperatur abgekühlter Luft sehr tiefe Temperaturen. Der beschriebene Nachteil wird dadurch kompensiert, daß bei der Rückgewinnung der gespeicherten Energie durch einen weiteren Wärmetauscher vor der Expansion Wärme zugeführt wird, die vorzugsweise vorher dem Abgas entnommen wurde. Die beiden Maßnahmen - Kühlung bei Verdichtung und Erwärmung vor Expansion - ergänzen sich vorteilhaft und werden sinnvollerweise gemeinsam angewendet. Eine weitere Aufgabe wird dadurch gelöst, daß ein mit der Verbrennungskraftmaschine verbundener Verdichter im Normalbetrieb die Aufladung mit üblichen Ladedrücken und im Bremsbetrieb die Verdichtung von Luft mit einem Vielfachen des Ladedrucks in den Speicher übernimmt. Im Beschleunigungsbetrieb wird der Verdichter durch Einspeisung der verdichteten und erhitzten Luft auf der Saugseite angetrieben. Diese Antriebsleistung steht allein oder zusätzlich zur Leistung der Verbrennungskraftmaschine zum Antrieb des Fahrzeugs zur Verfügung. In einem weiteren Ausführungsbeispiel wird die Funktion des Verdichters von einem stufenförmig ausgebildeten Kolben der Verbrennungskraftmaschine übernommen, wobei Antriebsverluste des Verdichters entfallen. Die Aufgabe des Luftspeichers kann zweckmäßigerweise von einer nicht näher beschriebenen Rohrrahmenkonstruktion des Fahrzeugs übernommen werden.This object is achieved in that the braking compressed air is passed through a heat exchanger and cooled. This has to Consequence that the accumulator with the same accumulator pressure much more air mass can accommodate than in a process without cooling. This cooling effect first a deterioration in efficiency, since the process differs from adiabatic and thus reversible compression process removed. Furthermore arise in the later Expansion of highly compressed but cooled to ambient temperature very much low temperatures. The disadvantage described is compensated for in that Recovery of the stored energy by another heat exchanger before the expansion heat is supplied, which is preferably previously the exhaust gas was removed. The two measures - cooling during compression and Warming before expansion - complement each other advantageously and make sense applied together. Another object is achieved in that one with the Combustion engine connected compressor in normal operation charging with usual boost pressures and in the braking mode the compression of air with a Multiples of the boost pressure in the memory takes over. In acceleration mode is the compressor by feeding the compressed and heated air on the Suction side driven. This drive power is alone or in addition to the power the internal combustion engine for driving the vehicle. In one Another embodiment, the function of the compressor stepped piston of the internal combustion engine, whereby drive losses of the compressor are eliminated. The task of the air storage can expediently from a tubular frame construction of the Vehicle.

Die Erfindung wird nun anhand eines Ausführungsbeispiel sowie einiger förderlicher Abänderungen näher erläutert.The invention is now based on an embodiment and some of beneficial changes explained in more detail.

Es zeigtIt shows

Fig. 1 eine schematische Darstellung der Erfindung, Fig. 1 is a schematic representation of the invention,

Fig. 2 ein spezielles Ausführungsbeispiel des Verdichters, der durch eine gestufte Ausführung des Kolbens der Verbrennungskraftmaschine dargestellt ist. Fig. 2 shows a special embodiment of the compressor, which is represented by a stepped design of the piston of the internal combustion engine.

Fig. 3 die Detailzeichnung eines Wärmespeicherelements, daß zur Entlastung oder als Ersatz der vorgesehenen Wärmetauscher dem Druckspeicher vorgeschaltet ist. Fig. 3 shows the detailed drawing of a heat storage element that is upstream of the pressure accumulator to relieve or replace the intended heat exchanger.

Fig. 4 eine schematische Detaildarstellung eines Ventils zur Luftdosierung bei niedrigem Speicherdruck. Fig. 4 is a schematic detailed representation of a valve for air metering at low storage pressure.

Fig. 5 eine schematische Detaildarstellung des Ventils zur Luftdosierung bei hohem Speicherdruck. Fig. 5 is a schematic detailed representation of the valve for air metering at high storage pressure.

Fig. 6 eine schematische Darstellung der Erfindung mit zusätzlichem Ventil und weiteren Komponenten. Fig. 6 is a schematic representation of the invention with an additional valve and other components.

In Fig 1 ist mit einer Verbrennungskraftmaschine 1 ein nach dem Verdrängerprinzip arbeitender Lufterdichter 2 mechanisch über einen nicht dargestellten Antriebs mechanismus gekoppelt, der im Normalbetrieb über ein in Strömungsrichtung selbständig öffnendes Rückschlagventil 4 und eine Leitung 3 ansaugt. Die vom Luftverdichter 2 komprimierte Luft gelangt über ein in 3/2-Wege-Anordnung ausgeführtes Ventil 5, eine Leitung 6 und einen Ladeluftkühler 7 sowie über eine Leitung 8 in ein Ansaugrohrsystem 9 der Verbrennungskraftmaschine 1. Im Bremsbetrieb wird das Ventil 5 durch ein nicht dargestelltes Stellglied umgeschaltet, so daß eine Verbindung zwischen dem Luftverdichter und einer Leitung 12 hergestellt wird. Die im Normalbetrieb bestehende Verbindung des Verdichters mit der Leitung ist damit unterbrochen. Die im Schubbetrieb arbeitende Verbrennungskraftmaschine ist dann von der Luftzufuhr abgesperrt, was ihre Bremsleistung verringert und die mögliche speicherbare Leistung vergrößert. Der Verdichter fördert im Bremsbetrieb über die Leitung 12, einen Wärmetauscher 13, eine Leitung 14 und ein weiteres in 3/2-Wege-Anordnung ausgeführtes Ventil 15 in einen Luftspeicher 16. Der Wärmetauscher 13 kühlt durch Umgebungsluft oder durch Kühlwasser die verdichtete und stark erhitzte Luft auf niedrigere Temperaturen ab. Eine weitere Abkühlung auf Umgebungstemperatur findet im nicht wärmeisolierten Luftspeicher statt, wenn dessen Entleerung und damit die Energierückgewinnung zu einem späteren Zeitpunkt eingeleitet wird. Die mit der Abkühlung verbundene Druckabsenkung im Luftspeicher kann für einen zusätzlichen Speichervorgang genutzt werden. Die Energierückgewinnung wird durch Umschalten des Ventils 15 eingeleitet, das eine Verbindung des Luftspeichers 16 mit einer Leitung 17 herstellt. Die komprimierte Luft wird dabei durch einen Wärmetauscher 18, der ganz oder teilweise vom Abgas des Motors durchströmt wird, auf eine erhöhte Temperatur gebracht. Von dort gelangt die erhitzte Luft über eine Leitung 19, ein Ventil 33 und ein Drosselorgan 44 ansaugseitig in den Verdichter 2, der dadurch angetrieben wird. Das Rückschlagventil 4 schließt selbständig und verhindert damit ein Ausströmen der verdichteten Luft ins Freie. Nachdem die Luft im Luftverdichter 2, der jetzt als Arbeitsmaschine wirkt, auf Umgebungsdruck oder einen als Ladedruck geeigneten Wert expandiert ist, gelangt sie über das sich in Ruhelage befindende Ventil 5, Leitung 6, Ladeluftkühler 7 und eine Leitung 8 in ein Ansaugsystem der Verbrennungskraftmaschine 1, die befeuert oder im Leerlauf betrieben wird. Bei Verbrennungskraftmaschinen, die nach dem Ottoprinzip arbeiten, ist an die Leitung 6 ein zusätzliches Abblaseventil 11 ange schlossen, über das vom der Verbrennungskraftmaschine nicht benötigte Luft ins Freie gelangen kann. Das Abblaseventil 11 öffnet selbständig bei einem Druck, der oberhalb des maximalen Ladedrucks liegt.In Fig. 1 with an internal combustion engine 1 working on the displacement principle air compressor 2 mechanically coupled via a drive mechanism, not shown, which sucks in normal operation via a check valve 4 and a line 3 that opens automatically in the direction of flow. The air compressed by the air compressor 2 reaches a 3/2-way valve 5 , a line 6 and a charge air cooler 7 and a line 8 into an intake pipe system 9 of the internal combustion engine 1 . In braking operation, the valve 5 is switched by an actuator, not shown, so that a connection between the air compressor and a line 12 is established. The existing connection of the compressor to the line during normal operation is interrupted. The internal combustion engine operating in overrun mode is then shut off from the air supply, which reduces its braking power and increases the possible storable power. In braking operation, the compressor conveys into an air accumulator 16 via line 12 , a heat exchanger 13 , a line 14 and a further 3/2-way valve 15 . The heat exchanger 13 cools the compressed and strongly heated air to lower temperatures by means of ambient air or cooling water. A further cooling to the ambient temperature takes place in the non-heat-insulated air storage when its emptying and thus the energy recovery is initiated at a later point in time. The pressure drop in the air reservoir associated with the cooling can be used for an additional storage operation. The energy recovery is initiated by switching the valve 15 , which connects the air accumulator 16 to a line 17 . The compressed air is brought to an elevated temperature by a heat exchanger 18 through which the exhaust gas of the engine flows, in whole or in part. From there, the heated air reaches the compressor 2 via a line 19 , a valve 33 and a throttle element 44 , which is driven thereby. The check valve 4 closes automatically and thus prevents the compressed air from flowing out into the open. After the air in the air compressor 2 , which now acts as a working machine, has expanded to ambient pressure or a value suitable as boost pressure, it reaches an intake system of the internal combustion engine 1 via the valve 5 , line 6 , line 6 , charge air cooler 7 and line 8 which is at rest that is fired or operated at idle. In internal combustion engines that work according to the gasoline principle, an additional relief valve 11 is connected to the line 6 , through which air not required by the internal combustion engine can escape into the open. The relief valve 11 opens automatically at a pressure which is above the maximum boost pressure.

In Fig. 2 ist eine förderliche Ausführung des Luftverdichters dargestellt. Die Verbrennungskraftmaschine 1 hat einen stufenförmig ausgebildeten Kolben 22, der einen Brennraum 29 in üblicher Weise begrenzt und zusätzlich einen Verdichtungskolben 23 des Luftverdichters bildet. Die als Luftverdichter wirksame Ringfläche ist je nach gewünschtem Ladedruck der Verbrennungskraftmaschine etwa doppelt bis dreimal so groß wie die Kolbenfläche im Brennraum 29, wenn es sich um eine Verbrennungskraftmaschine nach dem Zweitaktverfahren handelt. Bei einer Maschine nach dem Viertaktverfahren ist die ringförmige Kolbenfläche 23 kleiner, da die Verbrennungskraftmaschine weniger Luft pro Umdrehung benötigt. Die angesaugte Luft gelangt über einen Einlaßkanal 24 und ein Einlaßventil 25 in einen ringförmigen Verdrängungsraum 28 des Luftverdichters. Im Gegensatz zu üblichen Kolbenverdichtern ist das Einlaßventil 25 zwangsgesteuert, damit bei späterem Motorbetrieb des Luftverdichters kein selbständiges Öffnen erfolgt. In der gezeichneten Kolbenstellung und Drehrichtung bewegt sich der Verdichtungskolben nach oben und schiebt über ein zwangsgesteuertes Auslaßventil 27 in einen Auslaßkanal 26. Der Vorteil dieser Ausführung liegt darin, daß die zum Antrieb des Luftverdichters erforderliche Leistung vom Fahrzeug auf die Kurbelwelle der Verbrennungskraftmaschine und somit durch den ohnehin vorhandenen Kurbeltrieb übertragen wird. Ferner wird die bei Normalbetrieb des Luftverdichters erforderliche Antriebsleistung direkt dem Arbeitskolben der Verbrennungskraftmaschine entnommen, ohne daß verlustbehaftete Umwege über Kurbelwelle und Antriebsmechanismus erforderlich wären. Der Luftverdichter wird deshalb mit denkbar bestem Wirkungsgrad betrieben. In Fig. 2 a beneficial embodiment of the air compressor is shown. The internal combustion engine 1 has a step-shaped piston 22 which delimits a combustion chamber 29 in the usual manner and additionally forms a compression piston 23 of the air compressor. Depending on the desired boost pressure of the internal combustion engine, the annular area acting as an air compressor is approximately twice to three times as large as the piston area in the combustion chamber 29 if the internal combustion engine is a two-stroke process. In a four-stroke engine, the annular piston area 23 is smaller because the internal combustion engine requires less air per revolution. The sucked-in air reaches an annular displacement space 28 of the air compressor via an inlet channel 24 and an inlet valve 25 . In contrast to conventional piston compressors, the inlet valve 25 is positively controlled so that the air compressor does not open automatically when the engine is operated later. In the piston position and direction of rotation shown, the compression piston moves upwards and pushes into an outlet channel 26 via a positively controlled outlet valve 27 . The advantage of this embodiment is that the power required to drive the air compressor is transmitted from the vehicle to the crankshaft of the internal combustion engine and thus through the crank mechanism that is present anyway. Furthermore, the drive power required during normal operation of the air compressor is taken directly from the working piston of the internal combustion engine without the need for lossy detours via the crankshaft and drive mechanism. The air compressor is therefore operated with the best possible efficiency.

In Fig. 3 ist dem Luftspeicher 16 ein wärmeisolierter Behälter 30 vorgeschaltet, der die in Fig. 1 dargestellten und beschriebenen Wärmetaucher 13 und 18 entlastet und damit gegebenenfalls eine kleinere Bauweise der Wärmetauscher zuläßt. Die verdichtete Luft strömt je nach Betriebszustand erwärmt in den Luftspeicher oder nach Abkühlung aus dem Luftspeicher. Eine poröse Füllung 32 des wärmeisolierten Behälters 30 nimmt beim Einströmen von Luft in den Luftspeicher Wärme auf und gibt sie beim Entleeren des Luftspeichers wieder ab. Eine wärmedichte Wand 31 des Behälters sorgt dafür, daß in der Zeit zwischen Befüllung und Entleerung des Luftspeichers wenig Wärme verloren geht.In Fig. 3, the air reservoir 16 is preceded by a thermally insulated container 30 , which relieves the heat exchangers 13 and 18 shown and described in Fig. 1 and thus allows a smaller design of the heat exchanger, if necessary. Depending on the operating state, the compressed air flows warmed into the air reservoir or after cooling from the air reservoir. A porous filling 32 of the heat-insulated container 30 absorbs heat when air flows into the air reservoir and releases it again when the air reservoir is emptied. A heat-tight wall 31 of the container ensures that little heat is lost in the time between filling and emptying the air reservoir.

In Fig. 4 ist ein als Drehschieber ausgeführtes Ventil 33 schematisch dargestellt. Der in dieser Skizze nicht dargestellte Luftverdichter 2 ist ohne zusätzliche Maßnahmen nur bedingt als Arbeitsmaschine zu verwenden, da die Steuerzeiten im Verdichterbetrieb eine Ansaugphase von etwa OT bis UT vorsehen, d. h., bei Betrieb als Arbeitsmaschine ist keine Expansion der verdichteten Luft möglich, sondern nur Gleichdruckbetrieb mit hoher Leistung aber schlechtem Wirkungsgrad. Das Ventil 33 enthält einen von einer Welle 40 mit Luftverdichterdrehzahl angetriebenen kolbenartigen Drehschieber 36, der durch eine Feder 37 an die obere Gehäusewand gedrückt wird. Dieser Drehschieber hat eine nutartige Ausnehmung mit den Steuerkanten 38 und 39. Bei der Drehung des Drehschiebers wird über einen bestimmten Drehwinkel eine Verbindung zwischen einer Steuerbohrung 35 und einem Kanal 34 hergestellt, das Ventil 33 kann dann widerstandslos durchströmt werden. Der Druck im Raum 42 wirkt der Kraft der Feder 37 entgegen. In der dargestellten Stellung ist der Druck gering, der Schieber befindet sich deshalb am oberen Anschlag, wobei infolge der schrägen Steuerkante 39 ein großer Drehwinkel erzeugt wird.A valve 33 designed as a rotary slide valve is shown schematically in FIG. 4. The air compressor 2, which is not shown in this sketch, can only be used to a limited extent as a work machine without additional measures, since the control times in the compressor operation provide an intake phase of approximately TDC to UT, that is, when the work machine is operated, expansion of the compressed air is not possible, but only constant pressure operation with high performance but poor efficiency. The valve 33 contains a piston-like rotary valve 36 which is driven by a shaft 40 at an air compressor speed and which is pressed against the upper housing wall by a spring 37 . This rotary valve has a groove-like recess with the control edges 38 and 39 . When the rotary valve rotates, a connection is established between a control bore 35 and a channel 34 via a certain angle of rotation, and the valve 33 can then be flowed through without resistance. The pressure in space 42 counteracts the force of spring 37 . In the position shown, the pressure is low, the slide is therefore at the upper stop, a large angle of rotation being generated as a result of the oblique control edge 39 .

In Fig. 5 ist das Ventil 33 unter dem Einfluß hohen Drucks in Raum 42 dargestellt. Der sich drehende Drehschieber 36 befindet sich deshalb an einem unteren Anschlag 41. In dieser Stellung gibt der Drehschieber 36 wegen der schrägen Steuerkante einen kleinen Drehwinkel frei. Der Drehschieber kann auch beliebige Zwischenstellungen einnehmen. Er sorgt dafür, daß bei vollem Luftspeicher 16 und hohem Druck beim Betrieb des Luftverdichters als Arbeitsmaschine weniger Luft zugeführt wird, während bei fast entleertem Luftspeicher durch einen größeren Steuerwinkel mehr Luft zugeführt wird. Das selbständige Verhalten des Ventils 33 bewirkt eine annähernd konstante Leistungsabgabe des Luftverdichters beim Betrieb als Arbeitsmaschine. In einer weiteren förderlichen Ausbildung sind die Steuerkanten des Drehschiebers sowie die Steuerbohrung 35 doppelt und gegenüberliegend angeordnet. Durch diese Anordnung kann sich der Steuerschieber kraftfrei drehen, da durch Gasdruck erzeugte Radialkräfte kompensiert werden.In Fig. 5 the valve 33 is shown under the influence of high pressure in space 42 . The rotating rotary valve 36 is therefore located at a lower stop 41 . In this position, the rotary valve 36 releases a small angle of rotation due to the oblique control edge. The rotary valve can also take any intermediate positions. It ensures that when the air accumulator 16 is full and the pressure is high, less air is supplied as a working machine when the air compressor is operating, while more air is supplied by a larger control angle when the air accumulator is almost empty. The independent behavior of the valve 33 causes an approximately constant power output of the air compressor when operating as a work machine. In a further advantageous development, the control edges of the rotary slide valve and the control bore 35 are arranged twice and opposite one another. This arrangement allows the spool to rotate without force, since radial forces generated by gas pressure are compensated for.

In Fig. 6 ist eine förderliche Weiterentwicklung der Erfindung schematisch dargestellt. Das zusätzliche Ventil 43 in 3/2-Wege-Ausführung wird gemeinsam mit dem Ventil 5 und gemeinsam mit dem Ventil 15 aktiviert. Damit wird in die Zuleitung des Luftverdichters in Reihe mit dem Ventil 33 ein Drosselorgan 44 geschaltet, das in Ruhelage geschlossen ist und vom Fahrer des Kraftfahrzeugs manuell betätigt werden kann. Das Drosselorgan 44 bewirkt, daß bei Einleitung eines Speichervorgangs oder bei Einleitung eines Energierückgewinnungsvorgangs das Bremsen bzw. das Beschleunigen weich einsetzt. Zur Verbesserung der Eigenschaften des Wärmespeichers 18 befindet sich in dessen Leitung 20 ein thermostatgesteuertes Ventil 45. Dieses Ventil öffnet bei Überschreitung einer gewissen Abgastemperatur und schließt, wenn diese Temperatur unterschritten wird. Das Ventil 45 verhindert, daß der im Normalbetrieb aufgeheizte Wärmetauscher 18 in längeren Betriebsphasen der Verbrennungskraftmaschine mit Schwachlast durch Abgas mit niedrigen Temperaturen gekühlt wird. Zusätzlich ist es vorteilhaft, den Wärmetauscher 18 mit einer Wärmeisolierung zu versehen.In Fig. 6, a beneficial further development of the invention is shown schematically. The additional 3/2-way valve 43 is activated together with the valve 5 and together with the valve 15 . A throttle element 44 is thus connected in series with the valve 33 in the supply line of the air compressor, which is closed in the rest position and can be operated manually by the driver of the motor vehicle. The throttle element 44 causes the braking or acceleration to start smoothly when a storage process is initiated or when an energy recovery process is initiated. To improve the properties of the heat accumulator 18, there is a thermostat-controlled valve 45 in its line 20 . This valve opens when a certain exhaust gas temperature is exceeded and closes when it falls below this temperature. The valve 45 prevents the heat exchanger 18 , which is heated up in normal operation, from being cooled by exhaust gas with low temperatures in longer operating phases of the internal combustion engine with low load. In addition, it is advantageous to provide the heat exchanger 18 with thermal insulation.

Claims

1. A method for storing and recovering braking energy in motor vehicles with an air compressor driven by the vehicle, an air accumulator and an internal combustion engine, characterized in that the air compressor ( 2 ) working according to the displacement principle is driven by the internal combustion engine ( 1 ) operating in overrun mode and in Normal operation for charging serves that this air compressor through a valve ( 5 ) for braking the vehicle via a heat exchanger ( 13 ) in the air reservoir ( 16 ) promotes that the stored air if necessary through a valve ( 15 ) via a heat exchanger ( 18 ) is conducted and heated and is supplied to the air compressor on the inlet side and that the air compressor delivers mechanical energy to the internal combustion engine and that the air expanded in the air compressor is supplied to the internal combustion engine.

2. The method according to claim 1, characterized in that the vehicle load-bearing frame construction made of interconnected hollow profiles has that serve as an air reservoir.

3. The method according to claim 2, characterized in that the hollow profiles Pipes exist.

4. The method according to claim 1, characterized in that the air compressor ( 2 ) is designed as part of a mare-shaped piston ( 23 ) of the internal combustion engine ( 1 ).

5. The method according to claim 4, characterized in that the air compressor is designed so that its gas exchange via valves ( 25 ), ( 26 ) is controlled.

6. The method according to claim 1, characterized in that the air compressor ( 2 ) sucks in normal operation via a check valve ( 4 ) which opens automatically in the direction of flow.

7. The method according to claim 1, characterized in that the compressed air is supplied to the air compressor when operating as a working machine via a valve ( 33 ).

8. The method according to claim 1, characterized in that the air compressor ( 2 ) via a check valve ( 4 ) and an additional according to the 3/2-way principle valve ( 43 ) sucks directly, the valve in braking and in the event the energy recovery is switched over and establishes a connection between the line ( 19 ) and the air compressor ( 2 ) via the valve ( 33 ).

9. The method according to claim 7, characterized in that the valve ( 33 ) is clocked at least once per revolution of the air compressor and opens in the region of the top dead center position of the piston ( 23 ) and closes before reaching the bottom dead center position.

10. The method according to claim 7 and 9, characterized in that the valve ( 33 ) is operated in a pressure-dependent manner with a variable cycle time, so that the closing end of the valve ( 33 ) moves closer to the bottom dead center position of the compressor piston as the accumulator pressure falls, the opening of the valve remains almost constant.

11. The method according to claims 7, 9 and 10, characterized in that the valve ( 33 ) as a rotary slide valve ( 36 ) with a straight edge ( 38 ) controlling the start of opening, an inclined edge ( 39 ) controlling the closing end and one in the housing of the valve ( 33 ) fixed control bore ( 35 ) is formed, the rotary valve ( 36 ) being in the force balance of the opposing forces by a spring ( 37 ) and by the pressure in the space ( 42 ).

12. The method according to claim 11, characterized in that the control edges ( 38 ), ( 39 ) and the control bore ( 35 ) are each arranged twice and opposite.

13. The method according to claim (7), characterized in that an additional throttle member ( 44 ) designed as a proportional valve is present and can be actuated manually when the vehicle brakes or accelerates.

14. The method according to claim (7), characterized in that the throttle member ( 44 ) is changed by actuating the brake pedal or accelerator pedal.

15. The method according to claim 1, characterized in that the air reservoir is preceded by a thermally insulated container ( 30 ) which contains a porous filling ( 32 ) made of sintered metal or metal wool.

16. The method according to claim 1, characterized in that between the air compressor and the internal combustion engine, an independently opening relief valve ( 11 ) is arranged on the inlet side, which responds above the maximum boost pressure occurring in normal operation.

17. The method according to claim 1, characterized in that the Internal combustion engine is fired during energy recovery and so supports the acceleration process.

18. The method according to claim 1 and 17, characterized in that the Internal combustion engine during energy recovery above its normal Full load power is also operated with overload in such a way that one at this time existing larger air supply is fully exploited.

19. The method according to claim 1, characterized in that the Internal combustion engine during the operation of the air compressor as a compressor remains closed on the intake side.

20. The method according to claim 1, characterized in that the heat exchanger ( 18 ) is heated by exhaust gas from the internal combustion engine.

21. The method according to claim 1, characterized in that the heat exchanger ( 13 ) is cooled by the cooling water of the internal combustion engine.

22. The method according to claim 1, characterized in that the heat exchanger ( 13 ) is cooled by ambient air and has cooling fins.

23. The method according to claim 1 and 22, characterized in that the heat exchanger ( 13 ) is dimensioned with respect to its heat storage capacity at least so that its temperature increase does not exceed 100 ° C by a single storage process.

24. The method according to claim 1 and one of the following claims, characterized characterized in that the air reservoir is only pressurized so high that the Dew point of the expanded air during energy recovery is not is undercut.

25. The method according to claim 1, characterized in that the heat exchanger ( 18 ) is preceded by a thermostatic valve ( 45 ) in the line ( 20 ) which closes automatically when the temperature falls below a limit.

26. The method according to claim 1, characterized in that the heat exchanger ( 18 ) is thermally insulated from the outside.