DE102018001101A1

DE102018001101A1 - Einrichtung und Verfahren zum Betrieb einer Verbrennungskraftmaschine mit mindestens einem Zylinder, insbesondere zur Rekuperation von Energie

Info

Publication number: DE102018001101A1
Application number: DE102018001101.2A
Authority: DE
Inventors: Yves Rosefort; Stephan Gottlieb
Original assignee: Fachhochschule Dortmund
Current assignee: Fachhochschule Dortmund
Priority date: 2018-02-09
Filing date: 2018-02-09
Publication date: 2019-08-14

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zum Betrieb einer Verbrennungskraftmaschine (26) mit mindestens einem Zylinder (13), insbesondere zur Rekuperation von Energie, aufweisend mindestens ein an mindestens einem Zylinder (13) der Verbrennungskraftmaschine (26) angeordnetes Füllventil (1, 2, 29), über das der Zylinder (13) mit mindestens einem Speicher (4) für ein unter Druck stehendes Fluid, vorzugsweise Druckluft, in fluidleitende Verbindung treten kann und der zumindest zeitweise als Verdichter betriebene Zylinder (13) den Speicher (4) mit dem Fluid füllt. Bei einer derartigen Einrichtung ist das an mindestens einem Zylinder (13) angeordnete Füllventil (1, 2, 29) von einer Steuerungseinrichtung (30) unabhängig vom jeweils aktuellen Betriebszustand der Verbrennungskraftmaschine (26) schaltbar oder variabel derart ansteuerbar, dass zumindest zeitweise das in dem Zylinder (13) verdichtete Fluid in den Speicher (4) förderbar oder verdichtetes Fluid aus dem Speicher (4) entnehmbar und in den Zylinder (13) führbar ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zum Betrieb von Verbrennungskraftmaschinen mit mindestens einem Zylinder,, insbesondere zur Rekuperation von Energie gemäß Oberbegriff des Anspruches 1 und ein entsprechendes Verfahren gemäß Oberbegriff des Anspruches 32.
Verbrennungskraftmaschinen in Kraftfahrzeugen dienen vorrangig dazu, als Antrieb des Kraftfahrzeugs zu dienen und dabei die aus der gezielten Verbrennung der Kraftstoffe stammende Energie in einen Vortrieb des Kraftfahrzeugs umzusetzen. Hierbei wird die Bewegungsenergie der Kolben in den Zylindern aufgrund der Verbrennung des Kraftstoffs über einen Kurbeltrieb in eine Drehbewegung umgewandelt, die über Getriebe letztlich in die drehende Antriebsbewegung der Räder des Kraftfahrzeugs umgesetzt wird.
Die meiste Zeit arbeitet die Verbrennungskraftmaschine von Kraftfahrzeugen wie etwa Pkw und Lkw im Teillastbereich, d.h. die maximale Leistungsfähigkeit der Verbrennungskraftmaschine wird gar nicht benötigt. Dies hat unnötige Verluste, beispielsweise durch den Ladungswechsel der Zylinder, zur Folge. Ein anderer Betriebszustand ist die Verzögerung des Kraftfahrzeuges. Üblicherweise wird die Energie dabei vollständig durch Bremsen bzw. Retarder dissipiert, d.h. in nicht weiter für den Fahrbetrieb nutzbare Energie umgewandelt.
Aufgrund dieser typischen Fahrbedingungen der Kraftfahrzeuge wird die komplette Leistung der Verbrennungskraftmaschine nicht ständig benötigt, vor allem im teilweise oder weitgehend antriebslosen Schubbetrieb oder wie schon ausgeführt beim Abbremsen des Kraftfahrzeugs. Durch das zunehmende Aufkommen von elektrisch angetriebenen Kraftfahrzeugen hat hingegen die Idee der Rückgewinnung der kinetischen Bewegungsenergie des Kraftfahrzeugs während des Schubbetriebs oder des Bremsens, die bei elektrisch angetriebenen Kraftfahrzeugen durch den sog. Generatorbetrieb des elektrischen Antriebsmotors relativ einfach zu realisieren ist, auch für konventionell angetriebene Kraftfahrzeuge mit Verbrennungskraftmaschinen wieder Bedeutung bekommen. Zudem gewinnt durch die Forderung nach einer Vermeidung des Entstehens von Bremsstäuben beim Bremsen mittels konventioneller Bremssysteme die Möglichkeit einer sog. Motorbremse zunehmende Bedeutung, bei der die Verbrennungskraftmaschine ebenfalls zum Abbremsen genutzt werden kann, um die konventionellen Bremssysteme zu entlasten oder sogar überflüssig zu machen.
Die sog. Rekuperation ist ein technisches Verfahren zur Energierückgewinnung. Es soll dabei die Bewegungsenergie zurück gewonnen werden, die aus dem Bewegungszustand des Fahrzeugs resultiert. Die Rekuperation wird neben rein elektrischen Antrieben auch bei herkömmlichen hybriden Antriebssystemen durch die Nutzung von Generatoren, Elektromotoren, Batterien, Leistungselektroniken und Getrieben realisiert. Hier ist eine Speicherung der Energie in Form von chemischer Energie (Batterien) oder elektrischer Energien (Kondensatoren) möglich. Diese Umsetzung hat jedoch einige Nachteile: Ein deutlicher Nachteil sind die hohen Kosten, aber auch das Gewicht der Einrichtungen für solche Lösungen ist hoch. Hinzu kommen noch Sicherheitsaspekte wie das Risiko eines Batteriebrandes, Gefahren durch elektrische Spannungen sowie umwelttechnische und politische Aspekte wie beispielsweise der Bedarf an seltenen Erden für die benötigten Elektromotoren und elektronischen Bauteile und CO₂-Bilanzen der Herstellung.
Auch bei Verbrennungskraftmaschinen kann in bestimmten Betriebszuständen die Bewegungsenergie des Kraftfahrzeugs im Schubbetrieb bzw. bei einer Bremsung zur Rekuperation dienen, etwa indem die Verbrennungskraftmaschine dann als Verdichter arbeitet. Dieser Betrieb der Verbrennungskraftmaschine als Verdichter speichert (rekuperiert) die Energie dabei in Form von unter Druck stehendem oder gebrachtem Fluid, vorzugsweise als Druckluft. Muss die Verbrennungskraftmaschine wieder Arbeit leisten (z.B. das Fahrzeug antreiben oder weiter beschleunigen), kann die als Druckluft gespeicherte Energie auf vielfältige Weise für den Betrieb der Verbrennungskraftmaschine genutzt werden.
Hierbei ist eine Idee, die Kompression der Verbrennungskraftmaschine innerhalb der Zylinder dazu zu nutzen, ein Fluid, typischerweise Luft, zu verdichten und in einem Reservoir zu speichern. Einzelne oder alle Zylinder der Verbrennungskraftmaschine werden in diesen Betriebszuständen ohne Einspritzung von Kraftstoff betrieben (sog. Schubabschaltung) und die durch die Schwungmasse der Verbrennungskraftmaschine bzw. des Kraftfahrzeugs erzeugte Kompression dieses Fluids innerhalb der Zylinder dazu genutzt, ein Reservoir etwa in Form eines Druckspeichers zu füllen. Hierzu werden entsprechende Ventile und Leitungen benötigt, die in diesen Betriebszuständen die so arbeitenden Zylinder mit dem Reservoir verbinden. Hierdurch wird es möglich, aus der kinetischen Energie des Kraftfahrzeugs stammende Energiemengen zurück zu gewinnen und zumindest kurzzeitig zu speichern.
In der DE 10 2012 105 769 A1 ist ein solches System an einem Kraftfahrzeug beschrieben, bei dem die in dem Speicher gespeicherte Druckluft zur Versorgung fahrzeuginterner Verbraucher wie etwa einem Reifendruckregelsystem oder einem Niveauverstellungssystem zur Verfügung gestellt wird und dadurch Zusatzaggregate wie ein zusätzlicher Kompressor oder dgl. zur Sicherstellung der Versorgung dieser Verbraucher überflüssig wird. Hierzu weist ein oder weisen mehrere Zylinder je ein zusätzliches Dekompressionsventil auf, das abhängig von einer Steuerung und durch die Steuerung beeinflusster Ventile fluidleitend mit dem Speicher verbunden ist und in einer Schubbetriebsphase, einer Bremsbetriebsphase, einer Teillastbetriebsphase oder einer Rekuperationsphase den Speicher mit in dem jeweiligen Zylinder komprimierter Luft befüllt. Die in dem Speicher bevorratete Druckluft kann dann bei Bedarf an den oder die fahrzeuginternen Verbraucher abgegeben werden.
Damit wird zwar ein Teil der aufgrund des Betriebszustandes des Kraftfahrzeugs zurück gewinnbaren Energie tatsächlich zurück gewonnen, dient aber im Weiteren nicht direkt zum Antreiben des Kraftfahrzeugs in nachfolgenden Betriebszuständen, die wieder eine höhere Leistung der Verbrennungskraftmaschine erfordern. Statt dessen werden nur Hilfsaggregate mit dieser zurück gewonnenen Energie versorgt. Problematisch an dieser Lösung ist, dass die Gewinnung der in den Zylindern komprimierten Druckluft nur anhand eines zusätzlichen Dekompressionsventils erfolgt, wodurch die Betriebsweise der Verbrennungskraftmaschine in Bezug auf die Gewinnung der Druckluft eingeschränkt ist und damit die Rekuperation weit unter den physikalischen Möglichkeiten bleibt. Dies liegt daran, dass die Verbrennungskraftmaschine weitgehend unverändert in ihrer Grundfunktion und ihrem Grundaufbau bleibt und damit die Eingriffsmöglichkeiten z.B. in die Ventilsteuerung begrenzt sind.
Aus der DE 10 2008 000 325 A1 ist es bekannt, eine Verbrennungskraftmaschine durch Einspeisung von zusätzlicher Druckluft in verschiedene Bereich der Kraftstoffverarbeitung zu optimieren, etwa um den Ladezustand der Zylinder zu verbessern. Allerdings wird diese Druckluft von einem zusätzlich mitlaufenden Kompressor erzeugt, so dass eine Rekuperation z.B. von Bremsenergie nicht erfolgt.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, eine Verbrennungskraftmaschine herkömmlicher Bauart entscheidend weiter zu entwickeln, so dass auch bei einer Verbrennungskraftmaschine der Grad der Rekuperation erhöht und die rekuperierte Energie wieder zum zumindest unterstützenden Antreiben der Verbrennungskraftmaschine genutzt werden kann.
Die Erfindung geht aus von einer Einrichtung zum Betrieb einer Verbrennungskraftmaschine mit mindestens einem Zylinder, insbesondere zur Rekuperation von Energie, aufweisend mindestens ein an mindestens einem Zylinder der Verbrennungskraftmaschine angeordnetes Füllventil, über das der Zylinder mit mindestens einem Speicher für ein unter Druck stehendes Fluid, vorzugsweise Druckluft, in fluidleitende Verbindung treten kann und der oder die zumindest zeitweise als Verdichter betriebene Zylinder den Speicher mit dem Fluid füllt. Eine derartige gattungsgemäße Einrichtung wird dadurch in erfindungsgemäßer Weise weiter entwickelt, dass das an mindestens einem Zylinder angeordnete Füllventil von einer Steuerungseinrichtung unabhängig vom jeweils aktuellen Betriebszustand der Verbrennungskraftmaschine schaltbar oder variabel derart ansteuerbar ist, dass zumindest zeitweise das in dem Zylinder verdichtete Fluid in den Speicher förderbar oder verdichtetes Fluid aus dem Speicher entnehmbar und in den Zylinder führbar ist. Bei bekannten Systemen zur Speicherung von im Zylinder komprimiertem Fluid in Form von Druckluft in einem Druckspeicher ist eine Überführung des komprimierten Fluids aus dem Zylinder in den Speicher nur abhängig von der jeweiligen Betätigungsstellung der Einlass- bzw. Auslassventile der Verbrennungskraftmaschine möglich, da entweder die ohnehin vorhandenen und von der Nockenwelle mechanisch betätigten Einlass- bzw. Auslassventile zum Fluidtransfer benutzt werden oder ein zusätzliches Füllventil erforderlich ist, das aber ebenfalls wieder abhängig von der jeweiligen Nockenwellensteltung betätigt wird. Hierdurch ist die Flexibilität des Fluidtransfers derartiger Systeme sehr eingeschränkt, da der zeitliche Ablauf des Fluidtransfers weitgehend mechanisch durch die jeweilige Stellung der Nockenwelle vorgegeben wird und nicht angepasst an den jeweiligen Betriebszustand der Verbrennungskraftmaschine optimiert werden kann. Ein entscheidender Schritt bei der Erhöhung des Grades der möglichen Rekuperation und der Beeinflussung des internen Betriebszustandes der Verbrennungskraftmaschine besteht erfindungsgemäß darin, die Betätigung des Füllventils von der mechanischen Nockenwellensteuerung zu lösen und hierfür eine Steuerungseinrichtung vorzusehen, die die Schaltstellung oder Öffnungscharakteristik unabhängig vom jeweils aktuellen Betriebszustand der Verbrennungskraftmaschine schalten oder variabel ansteuern kann. Unter unabhängig vom jeweils aktuellen Betriebszustand der Verbrennungskraftmaschine soll hier verstanden werden, dass bildlich gesprochen die Schaltstellung oder Öffnungscharakteristik des Füllventils durch die Steuerungseinrichtung passend zu der Kurbelwellenstellung frei programmierbar, also ohne mechanische Kopplungen an mit mechanischen Nockenwellensteuerungen gekoppelten Ventiltrieben oder dgl., gehandhabt wird und dadurch in weiten Grenzen verändert und optimiert werden kann. Zur Erfassung der Kurbelwellenstellung kann der bei modernen Fahrzeugen ohnehin vorhandene Kurbelwellensensor genutzt werden, so dass wenig zusätzliche Sensorik erforderlich ist. Die ohnehin weitgehend vorhandenen Sensoren zur Erfassung des Fahrzustandes des Kraftfahrzeugs werden mit der Steuerung der Verbrennungskraftmaschine kombiniert, um rekuperationsfähige Fahrzustände des Kraftfahrzeugs zu erkennen und die Schaltstellung oder Öffnungscharakteristik des Füllventils zu beeinflussen. Hierbei können auch die Einlass- bzw. Auslassventile selbst in dieser Form geschaltet werden, so dass zumindest im Hinblick auf die Ventilbetätigung der Einlass- bzw. Auslassventile der Nockenwellenantrieb nicht mehr benötigt wird und im Extremfall komplett entfallen kann. Auch wird keine Drosselklappe mehr benötigt, da bei Verwendung der Einlass- bzw. Auslassventile als Füllventil die Öffnungszeit und damit das Luftvolumen des Zylinders von dem frei programmierbarem Füllventil bestimmt wird. Auch eine Reihe von Zusatzaggregaten konventioneller Verbrennungskraftmaschinen kann entfallen wie etwa das Kaltlaufzusatzventil, der Leerlaufregler etc., da deren Funktionen durch das frei programmierbare Füllventil mit erledigt werden können. Das Steuerungssystem ermittelt dabei abhängig von der Kurbelwellenstellung, welche Schaltkombination in den verschiedenen Ventilzuständen stattfindet, und schaltet zumindest das Füllventil frei programmierbar so, dass der Fluidtransfer zwischen Zylinder und Speicher ermöglicht und optimiert wird. Hierdurch kann in weit größeren Grenzen die Verdichtung des Fluids im Zylinder und der Fluidtransfer zwischen Zylinder und Speicher und umgekehrt zwischen Speicher und Zylinder beeinflusst werden, wodurch ein deutlich höherer Wirkungsgrad bei der Rekuperation erreicht werden kann und auch das verdichtete Fluid und die damit gespeicherte Energie in dem Speicher die Verbrennungskraftmaschine optimiert antreiben kann. Auch kann der normale, nicht zur Rekuperation dienende Betrieb der Verbrennungskraftmaschine auf diese Weise optimiert werden, da die Freiheiten bei der Steuerung der Ein- und Auslassventile zusätzliche Möglichkeiten zur Beeinflussung des normalen Betriebs der Verbrennungskraftmaschine eröffnen. Eine derartige erfindungsgemäße Lösung ist wesentlich günstiger als ein Hybridmotor. Das Grundprinzip der vorliegenden Erfindung ist für jede Art von Treibstoff für Verbrennungskraftmaschinen denkbar (Benzin, Diesel, Gas, Ammoniak, Hydrazin etc.). Auch sind im Crashfall der oder die Speicher für das unter Druck stehende Fluid eher unkritisch, da nur sichere Drücke aufgebaut werden und nach dem Druckablassen keine Gefahr mehr besteht. Die Flexibilität und Erweiterung der möglichen Zeiten des Fluidtransfers sowie die Steuerbarkeit jedes einzelnen Zylinders einer Verbrennungskraftmaschine unabhängig von dem Betriebszustand der anderen Zylinder der Verbrennungskraftmaschine ermöglicht eine sehr flexible Leistungsanpassung und Rekuperation von Energie abhängig von dem jeweiligen Betriebszustand des Kraftfahrzeugs. Selbstverständlich ist die erfindungsgemäße Einrichtung nicht nur für den Betrieb von Verbrennungskraftmaschinen für Kraftfahrzeuge einsetzbar, sondern überall dort, wo Verbrennungskraftmaschinen mechanisch bewegte Massen mit einem Trägheitsverhalten antreiben, also etwa Schwungmassen oder dgl., deren kinetische Energie ebenfalls zur Rekuperation genutzt werden kann. Als Fluid wird vorrangig Luft bzw. Druckluft verwendet werden, doch sind auch andere Fluide denkbar. Die Hauptmotivation zur Anwendung der vorliegenden Erfindung ist dabei die Verringerung der Verluste beim Bremsen sowie die Wirkungsgraderhöhung durch die optimale Kombination der unterschiedlichen Betriebsarten z. B. zur Betriebspunktsverschiebung. Durch einen gleichmäßigen Drehmomentverlauf vom unteren bis zum oberen Drehzahlbereich der Verbrennungskraftmaschine können zudem aufwändige Getriebekonstruktionen durch einfache Getriebe mit wenigen Getriebestufen ersetzt werden. Dies hat eine erhebliche Gewichtsersparnis des Kraftfahrzeugs zur Folge.
Von besonderem Vorteil ist es, wenn das Füllventil zu jedem Zeitpunkt des Hubes des Kolbens in Zylinders zumindest zwischen unterem Totpunkt UT und oberem Totpunkt OT schaltbar oder variabel ansteuerbar ist. In diesem Zeitbereich zwischen UT und OT kann die Bewegung des Kolbens zur Kompression des Fluids in dem Zylinder sowie zur Füllung des Speichers genutzt werden. Durch eine möglichst weitgehende Ausnutzung dieses Zeitabschnitts aufgrund des frei programmierbaren Öffnens und Schließens des Füllventils kann der Grad der Rekuperation optimiert werden.
Hierbei ist es in weiterer Ausgestaltung auch denkbar, dass das Füllventil öffenbar oder schließbar oder in seiner Durchflusscharakteristik veränderlich ansteuerbar ist. Nicht nur das Öffnen und Schließen, sondern etwa auch der Grad der Öffnung und damit die erzielbare Durchflussmenge kann so an den jeweiligen Betriebszustand der Verbrennungskraftmaschine angepasst werden.
Von besonderem Vorteil ist es, wenn mittels der fluidleitenden Verbindung zwischen Füllventil und Speicher das in dem Zylinder verdichtete Fluid unter Druck in dem Speicher gespeichert oder zur Nutzung dem Zylinder der Verbrennungskraftmaschine, vorzugsweise zum Betrieb der Verbrennungskraftmaschine als Pneumatikmotor, oder zur Aufladung des Zylinders mit Fluid und/oder Gemisch oder einer Kombination von Fluid, Gemisch oder Abgas unter, vorzugsweise erhöhtem, Druck wieder zuführbar ist. Damit sind ganz unterschiedliche Betriebsweisen der auf der Verbrennungskraftmaschine basierenden Einrichtung möglich:

• Die Verbrennungskraftmaschine kann zum einen zumindest zeitweise oder mit zumindest einem der Zylinder als reiner Pneumatikmotor betrieben werden, der mit dem in dem Speicher unter Druck gespeicherten Fluid gefüllt wird. Zum Füllen des Speichers kann die Verbrennungskraftmaschine zumindest zeitweise oder mit zumindest mit einem der Zylinder als Kolbenkompressor betrieben werden, wobei in mindestens einem Zylinder das Fluid komprimiert und dem Speicher zugeführt wird. Als Pneumatikmotor können einzelne, mehrere oder alle Zylinder verwendet werden, wenn in dem Speicher oder den Speichern ausreichend Fluid unter Überdruck zum Umgebungsdruck zur Verfügung steht. Dann kann entweder eine Lastverringerung der gefeuerten Zylinder erfolgen (Betriebspunktverschiebung) oder die Verbrennungskraftmaschine kann komplett pneumatisch angetrieben werden. Somit kann die von der als Kolbenkompressor betriebenen Verbrennungskraftmaschine eingespeicherte Energie wieder genutzt werden. Im Betrieb der Verbrennungskraftmaschine als Kolbenkompressor können einzelne, mehrere oder alle Zylinder für die Komprimierung von Fluid verwendet werden, wenn entweder eine Lasterhöhung der gefeuerten Zylinder erfolgen soll (Betriebspunktverschiebung) oder wenn ein negatives Drehmoment erforderlich ist, wie es beispielsweise beim Bremsen, aber auch bei der Lastabsenkung von mobilen Arbeitsmaschinen nötig ist. Dadurch wird Energie zurückgewonnen (rekuperiert).
• Die Verbrennungskraftmaschine kann als herkömmlicher Verbrennungsmotor oder auch als aufgeladener Verbrennungsmotor betrieben werden. Das gespeicherte Fluid kann zur zusätzlichen Aufladung des Verbrennungsprozesses genutzt werden, dadurch lassen sich höhere Einspritzmengen und dadurch ein höheres Drehmoment ermöglichen. Hierdurch wird der sonst üblicherweise vorhandene Verdichter oder eine andere Aufladegruppe wie z.B. ein Turbolader eingespart oder entlastet. Der Verdichter oder Turbolader kann aber auch zusätzlich erhalten bleiben, was im Zweitaktbetrieb Vorteile hat (Spülung des Brennraums wird vereinfacht). Der oder die Zylinder werden immer im optimalen Arbeitsbereich gefahren. Dadurch können der Wirkungsgrad, die Leistung und das Ansprechverhalten verbessert werden. Hier werden Zylinder mit einer Zusatzluftfüllung an unter Druck stehendem Fluid aus dem Speicher arbeitstaktabhängig beaufschlagt. Ist z.B. der Beschleunigungszyklus des Kraftfahrzeugs abgeschlossen, so wird im Teillastbetrieb der Speicher wieder aus dem oder den zur Komprimierung des Fluids benutzten Zylindern befüllt.

• Weiterhin ist auch konventionell die Nutzung des Fluids unter Überdruck z. B. bei LKW für die Bremsen möglich, darüber hinaus kann eine Anpassung der Akustik des Motors durch die Taktzahl und die Kombination von unterschiedlichen Zylindern erreicht werden.

In einer weiteren Ausgestaltung ist es denkbar, dass das aus dem Speicher entnommene und dem Zylinder zugeführte Fluid zum Starten der Verbrennungskraftmaschine nutzbar ist, indem das unter Druck stehende Fluid aus dem Speicher zumindest in einzelne Zylinder der Verbrennungskraftmaschine geleitet wird und dies die Verbrennungskraftmaschine andreht. Der noch von vorherigen Betriebszuständen in dem Speicher vorhandene, unter Druck stehende Fluidvorrat kann dabei in an sich bekannter Weise als Druckluftanlasser wirken, wie dies etwa bei großen Schiffsmotoren oder dgl. bekannt ist. Hierdurch ist eine Einsparung an Getriebe- und Aggregattechnik (Weglassen des Anlassers etc.) erreichbar.
Weiterhin ist es denkbar, dass die Steuerungseinrichtung das an mindestens einem Zylinder der Verbrennungskraftmaschine angeordnete Füllventil nur bei einzelnen Takten der Verbrennungskraftmaschine ansteuert, insbesondere so steuert, dass die Verbrennungskraftmaschine zwischen Zweitaktbetrieb und Viertaktbetrieb umschaltbar betreibbar ist. Die Umschaltung zwischen Zweitakt- und Viertaktbetrieb kann dabei im laufenden Betrieb der Verbrennungskraftmaschine erfolgen, wodurch jeweils in etwa eine Erhöhung bzw. Verringerung der Leistung der Verbrennungskraftmaschine erreichbar ist. Auch können nur einzelne der meist mehreren Zylinder einer Verbrennungskraftmaschine mit Kraftstoff gefüllt und gefeuert werden, wohingegen andere Zylinder gleichzeitig zum Rekuperieren durch Erzeugung von Druckfluid in diesem Zylinder benutzt werden. Dies hängt von der jeweils zum Vortrieb etwa des Kraftfahrzeugs benötigten Leistung zusammen und damit kann der Betriebszustand der Verbrennungskraftmaschine sehr flexibel an den jeweiligen Fahrzustand des Kraftfahrzeugs angepasst werden. Beispielsweise kann etwa auch die Zündung einzelner Zylinder nur alle n Umdrehungen erfolgen oder es kann der Betriebspunkt einzelner Zylinder bezüglich des Wirkungsgrades optimiert werden.
Von besonderem Vorteil ist es, wenn im Verlauf der fluidleitenden Verbindung zwischen dem an mindestens einem Zylinder der Verbrennungskraftmaschine angeordneten Füllventil von der Steuerungseinrichtung schaltbare Leiteinrichtungen, insbesondere Leitventile oder dgl. angeordnet sind, mit denen der jeweilige Weg des Fluids zwischen Füllventil und Speicher oder zwischen Speicher und Füllventil beeinflussbar ist. Hierdurch kann der jeweilige Weg des unter Druck stehenden Fluids zwischen Zylinder und Speicher bzw. zwischen Speicher und Zylinder flexibel und unter Beachtung von betriebstechnischen Gegebenheiten angepasst werden, etwa mit zusätzlich aus dem Ansaugtrakt angesaugtem drucklosem Fluid gemischt oder an verschiedenen Hilfseinrichtungen vorbei geführt werden. Derartige Leitventile können als Rückschlagventile und/oder als umschaltbare Ventile, vorzugsweise als Wegeventile mit mehreren Schaltstellungen ausgebildet werden, die ebenfalls von der Steuerungseinrichtung angesteuert und deren Schaltzustand abhängig von dem jeweiligen Betriebszustand der Verbrennungskraftmaschine gewählt bzw. gewechselt werden.
In einer ersten vorteilhaften Ausgestaltung ist es denkbar, dass das an mindestens einem Zylinder der Verbrennungskraftmaschine angeordnete Füllventil das ohnehin an dem Zylinder vorhandene Einlassventil und/oder das Auslassventil des mindestens einen Zylinders ist. Damit können zusätzliche Ventile an dem Zylinder oder einzelnen Zylindern der Verbrennungskraftmaschine entfallen, wodurch der Bauaufwand reduziert werden kann. Durch die frei programmierbare Schaltung des Einlassventils und/oder des Auslassventils sind mit diesen ohnehin vorhandenen Ventilen die gleichen flexiblen Bedingungen bei der Komprimierung von Fluid in dem Zylinder bzw. der Rückspeisung von unter Druck stehenden Fluid aus dem Speicher in den Zylinder zu erreichen wie mit zusätzlichen Füllventilen.
Selbstverständlich ist es in anderer Ausgestaltung auch denkbar, dass das an mindestens einem Zylinder der Verbrennungskraftmaschine angeordnete Füllventil ein zusätzlich zu dem Einlassventil und dem Auslassventil an dem mindestens einen Zylinder angeordnetes Ventil ist. Hierdurch kann ggf. sogar durch als Füllventil arbeitendes Einlassventil und Auslassventil und durch das zusätzliche Füllventil gleichzeitig oder in Unterkombinationen komprimiertes Fluid von dem Zylinder zum Speicher oder umgekehrt geführt werden.
Besonders vorteilhaft ist es, wenn das an mindestens einem Zylinder der Verbrennungskraftmaschine angeordnete Füllventil unabhängig von einer mechanischen Kopplung an einen Nockenwellentrieb der Verbrennungskraftmaschine, insbesondere pneumatisch und/oder hydraulisch und/oder elektrisch betätigbar ist. So können z.B. Konstruktionen typischer Einlassventil oder Auslassventil auch für das zusätzliche Füllventil genutzt werden, so dass robuste und thermisch stabile Technik für das Füllventil zum Einsatz kommen kann.
In einer weiteren Ausgestaltung ist es auch denkbar, wenn das an mindestens einem Zylinder der Verbrennungskraftmaschine angeordnete Füllventil durch eine zusätzliche, mit der Nockenwelle der Verbrennungskraftmaschine funktionsmäßig koppelbare mechanische Steuerung, vorzugsweise zusätzlichen Nocken auf der Nockenwelle, oder einem von der Nockenwelle unabhängigen Kurventrieb betätigbar ist. Eine solche mechanische Betätigung des Füllventils hat immer dann Vorteile, wenn nur begrenzte Verbesserungen vorhandener Konstruktionen der Verbrennungskraftmaschine zur Erhöhung der Rekuperation erreicht werden sollen, ohne dass die Verbrennungskraftmaschine hinsichtlich der Ventilantriebe komplett geändert werden soll.
In einer ersten vorteilhaften Ausgestaltung kann das Einlassventil als Füllventil an mindestens einem Zylinder der Verbrennungskraftmaschine bei geschlossenem Auslassventil in fluidleitende Verbindung mit dem Speicher schaltbar sein, solange der Kolben des Zylinders den Kolbeninhalt komprimiert. Dann wird das in dem Zylinder komprimierte Fluid durch das Einlassventil, bei vorzugsweise gleichzeitig geschlossenem Auslassventil, über die fluidleitende Verbindung zu dem Speicher geführt und dort unter Druck gespeichert bzw. aus dem Speicher über die fluidleitende Verbindung zu dem Einlassventil in den Zylinder geleitet.
Alternativ kann auch das Auslassventil als Füllventil an mindestens einem Zylinder der Verbrennungskraftmaschine bei geschlossenem Einlassventil in fluidleitende Verbindung mit dem Speicher schaltbar sein, solange der Kolben des Zylinders den Kolbeninhalt komprimiert. Dann wird das in dem Zylinder komprimierte Fluid durch das Auslassventil, bei vorzugsweise gleichzeitig geschlossenem Einlassventil, über die fluidleitende Verbindung zu dem Speicher geführt und dort unter Druck gespeichert bzw. aus dem Speicher über die fluidleitende Verbindung zu dem Auslassventil in den Zylinder geleitet.
Denkbar ist es auch, dass Einlassventil und Auslassventil als Füllventile an mindestens einem Zylinder der Verbrennungskraftmaschine gleichzeitig in fluidleitende Verbindung mit dem Speicher schaltbar ist, solange der Kolben des Zylinders den Kolbeninhalt komprimiert, wobei in weiterer Ausgestaltung die fluidleitende Verbindung des Einlassventils und die fluidleitende Verbindung des Auslassventils unterschiedlich sein können.
Eine weitere Alternative besteht darin, dass das zusätzlich zu Einlassventil und Auslassventil an dem Zylinder angeordnete Füllventil an mindestens einem Zylinder der Verbrennungskraftmaschine in fluidleitende Verbindung mit dem Speicher schaltbar ist, solange der Kolben des Zylinders den Kolbeninhalt komprimiert. Dann wird das in dem Zylinder komprimierte Fluid durch das zusätzliche Füllventil, bei vorzugsweise gleichzeitig geschlossenem Einlass- und Auslassventil, über die fluidleitende Verbindung zu dem Speicher geführt und dort unter Druck gespeichert bzw. aus dem Speicher über die fluidleitende Verbindung zu dem zusätzlichen Füllventil in den Zylinder geleitet.
Um zu vermeiden, dass anstelle des gewünschten Austauschs des komprimierten Fluids zwischen Zylinder und Speicher das komprimierte Fluid in den Ansaugbereich des Zylinders übertritt, können Einlassventil und/oder Auslassventil jeweils ansaugseitig über ein Drosselrückschlagventil mit einem Ansaugbereich der Verbrennungskraftmaschine in Verbindung stehen, wenn der Zylinder ansaugseitig gefüllt werden soll.
In weiterer Ausgestaltung ist es auch denkbar, dass auf dem Weg der fluidleitenden Verbindung zwischen dem oder den Füllventilen und dem Speicher mindestens ein Wärmetauscher angeordnet ist, mit dem das in den Speicher zu füllende Fluid temperiert werden kann. Einer oder auch mehrere gleiche oder unterschiedliche Wärmetauscher können das Fluid auf dem Weg zu dem Speicher temperieren, etwa durch Abkühlung oder Erwärmung im Wärmetauscher, indem z.B. Abgaswärme hierzu genutzt wird. Eine Alternative hierbei ist, dass der oder die Wärmetauscher das in den Speicher zu füllende Fluid abkühlen, um die Dichte des in dem Speicher befindlichen Fluids zu erhöhen. Eine andere Alternative besteht darin, dass der oder die Wärmetauscher das in den Speicher zu füllende Fluid erwärmen, um den Druck des in dem Speicher befindlichen Fluids zu erhöhen. Bei Aufheizung des Speichers durch das erwärmte Fluid entsteht im Speicher ein höherer Druck, bei Abkühlung wird die Dichte des Speichermediums höher und der Füllzustand bei der Rückspeisung in den Zylinder wird höher, wodurch mehr Luft im Zylinder mit mehr Kraftstoff möglich wird. Hierbei sind Luft-/Wasser oder Luft-/Luft-Wärmetauscher denkbar.
Weiterhin ist es denkbar, dass der Speicher bei Erwärmung des in den Speicher zu füllenden Fluids in dem Wärmetauscher isoliert ausgebildet wird, damit das Fluid seine erhöhte Temperatur in dem Speicher möglichst lange beibehält.
Aus Sicherheitsgründen sollte an dem Speicher ein Druckbegrenzungsventil angeordnet werden, durch das bei Überschreiten eines vorzugsweise einstellbaren Überdrucks in dem Speicher das Fluid in die Umgebung abgegeben wird. Auch kann dieses Druckbegrenzungsventil dazu genutzt werden, dass auch bei schon vollständig gefülltem Speicher noch wirksam Energie abgegeben werden kann (z.B. beim Bremsen). Dann füllt die Verbrennungskraftmaschine den Speicher und das Speicherüberdruckventil bläst überschüssiges Fluid ab.
Weiterhin ist es denkbar, dass die einzelnen Zylinder einer mehrere Zylinder aufweisenden Verbrennungskraftmaschine durch die Steuerungseinrichtung für die Füllventile gleichzeitig unterschiedlich betreibbar sind. Z.B. kann jeder Zylinder der Verbrennungskraftmaschine separat ein- und ausgeschaltet und normal befeuert oder zum Rekuperieren verwendet werden, wodurch 1-, 2- oder n-Zylinderbetrieb der Verbrennungskraftmaschine wahlweise möglich ist. Der Betriebszustand jedes Zylinders kann unabhängig vom Betriebszustand jedes anderen Zylinders der Verbrennungskraftmaschine eingestellt werden, also z.B. der erste Zylinder im Brennkraftbetrieb, der zweite Zylinder für die Aufladung des Speichers genutzt werden usw.
Von Vorteil ist es weiterhin, wenn die Füllventile und/oder die Wärmetauscher im Zylinderkopf der Verbrennungskraftmaschine integriert sind. Hierdurch wird der Platzbedarf für Füllventile und/oder Wärmetauscher stark verringert und die Konstruktion und Montage vereinfacht.
Von besonderem Vorteil ist es, wenn die Verbrennungskraftmaschine in einem Kraftfahrzeug betreibbar ist, etwa indem die Verbrennungskraftmaschine im Schiebebetrieb des Kraftfahrzeugs alle Zylinder zum Füllen des Speichers nutzbar ist, wohingegen im Beschleunigungsbetrieb des Kraftfahrzeugs aus dem Speicher Fluid entnommen wird.
Alternativ ist es aber auch denkbar, dass die Verbrennungskraftmaschine in einer Maschine oder sonstigen Einrichtung zur Erzeugung kinetischer Energie betreibbar ist. Hierdurch können auch stationäre, aber variable kinetische Energie erzeugende Maschinen von den Vorteilen der erfindungsgemäßen Einrichtung profitieren.
Die Erfindung betrifft weiterhin ein Verfahren zum Betrieb einer Verbrennungskraftmaschine mit mindestens einem Zylinder, insbesondere zur Rekuperation von Energie. Die wesentlichen Eigenschaften des erfindungsgemäßen Verfahrens sind schon vorstehend zu der erfindungsgemäßen Einrichtung beschrieben und ausführlich erläutert worden, insofern wird hierauf auch zur Erläuterung des Verfahrens sinngemäß Bezug genommen und voll umfänglich in Anspruch genommen.
Eine besonders bevorzugte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Einrichtung zeigt die Zeichnung.
Es zeigt:

1 - einen schematischen Aufbau der erfindungsgemäßen Einrichtung an einer Verbrennungskraftmaschine mit einem Druckspeicher,
2 bis 9 - schematische Funktionsdiagramme der verschiedenen Betriebszustände der Einrichtung gemäß 1.

In 1 wird ein schematischer Aufbau der erfindungsgemäßen Einrichtung an einer Verbrennungskraftmaschine 26 mit einem Druckspeicher 4 dargestellt, der eine bevorzugte Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung für den Einsatz an einem nicht weiter dargestellten Kraftfahrzeug zeigt. Die 1 zeigt eine im Ganzen mit der Sachnummer 26 bezeichnete Verbrennungskraftmaschine, die in konventioneller Weise einen hier allein sichtbaren Zylinder 13 aus einer Anzahl verbauter Zylinder mit einem darin angeordneten Kolben 27, der über einen Kurbeltrieb 14 mit einer Kurbelwelle 25 in bekannter Weise verbunden ist und die Hubbewegung des Kolbens 27 in eine Drehbewegung der Kurbelwelle 25 umsetzt.
Im Bereich des Zylinderkopfes 3 sind in ebenfalls konventioneller Weise ein Einlassventil 1 und ein Auslassventil 2 angeordnet und können je nach Betriebszustand der Verbrennungskraftmaschine 26 das Zylindervolumen im Brennraum 17 verschließen. In der in der 1 dargestellten Lage befindet sich der Kolben 27 gerade auf dem Weg nach unten (Pfeil 28 nach unten deutet diese Bewegung an) zwischen oberem Totpunkt und unterem Totpunkt.
Zusätzlich zu dem Einlassventil 1 und dem Auslassventil 2 ist im Zylinderkopf 3 noch ein weiteres Ventil, das Füllventil 29 zwischen Einlassventil 1 und Auslassventil 2 angeordnet und verschließt ebenfalls den Brennraum 17 gegenüber der Umgebung. Das Füllventil 29 wie auch Einlassventil 1 und Auslassventil 2 können in herkömmlicher Weise aufgebaut sein.
Oberhalb der Verbrennungskraftmaschine 26 ist ein nur schematisch angedeuteter Speicher 4 zu erkennen, der zur Aufnahme von einem unter Druck stehenden Fluid, etwa Druckluft oder dgl. bestimmt ist. Dieser Speicher 4 steht über eine Reihe von noch näher erläuterten Verbindungsleitungen sowie diverse Ventileinrichtungen mit dem Füllventil 29 sowie dem Einlassventil 1 und dem Auslassventil 2 in fluidleitender Verbindung. Der Speicher 4 kann etwa thermisch isoliert sein, damit ein erwärmter Druckfluidinhalt in dem Speicher 4 länger warm bleibt.
Die Verbindungsleitungen sowie die diversen Ventileinrichtungen dienen dazu, einen Fluidaustausch zwischen dem Brennraum 17 des Zylinders 13 und dem Speicher 4 zu ermöglichen, wobei der Austausch wie noch genauer erläutert sowohl von dem Zylinder 13 zu dem Speicher 4 als auch von dem Speicher 4 zu dem Zylinder 13 erfolgen kann.
Nicht weiter dargestellt ist die genaue Betätigung von Füllventil 29 sowie Einlassventil 1 und Auslassventil 2. In herkömmlichen Verbrennungskraftmaschinen 26 erfolgt diese Betätigung beim Öffnen und Schließen von Einlassventil 1 und Auslassventil 2 jedes Zylinders 13 mechanisch gesteuert durch eine Nockenwelle, bei deren Drehung auf der Nockenwelle angeordnete Nocken mechanisch Einlassventil 1 und Auslassventil 2 betätigen und damit weitgehend zeitlich festgelegt deren Öffnungs- und Schließbewegungen ansteuern. Hierdurch ist die interne Betriebsweise in herkömmlichen Verbrennungskraftmaschinen 26 fest determiniert und kann nicht oder nur unwesentlich verändert werden.
Im Gegensatz dazu werden bei der vorliegenden Einrichtung die Öffnungs- und Schließbewegungen von Füllventil 29 sowie Einlassventil 1 und Auslassventil 2 durch eine nur schematisch angedeutete Steuerungseinrichtung 30 bewirkt, die mittels nicht dargestellter Verbindungen mit verschiedenen Sensoren und Aktoren der Verbrennungskraftmaschine 26 verbunden sein kann und z.B. einen mit Füllventil 29 sowie Einlassventil 1 und Auslassventil 2 verbundenen Mikrocontroller oder sonstige elektronische Einrichtung aufweisen kann. Die Steuerungseinrichtung 30 gibt hierbei z.B. elektrische, pneumatische oder hydraulische Impulse an Füllventil 29 sowie Einlassventil 1 und Auslassventil 2, die dazu eingerichtet sind, aufgrund derartiger Impulse zu öffnen oder zu schließen oder auch ihr Durchflussverhalten zu ändern. Derartige Ausgestaltungen von z.B. elektrisch ansteuerbaren Ventilen sind grundsätzlich bekannt und können hier eingesetzt werden.
Ziel dieser aufgrund der Entkopplung der Öffnungs- und Schließbewegungen von Füllventil 29 sowie Einlassventil 1 und Auslassventil 2 von einer mechanisch vorgegebenen Steuerung durch eine Nockenwelle ist, den Betriebszustand der Verbrennungskraftmaschine 26 aufgrund der quasi frei programmierbaren Öffnungs- und Schließbewegungen von Füllventil 29 sowie Einlassventil 1 und Auslassventil 2 und damit das Betriebsverhalten der Verbrennungskraftmaschine 26 in viel weiteren Grenzen beeinflussen zu können, als dies mit einer herkömmlichen Nockenwellensteuerung möglich wäre. Ein besonderer Aspekt hierbei ist die sog. Rekuperation, bei der ein Teil des z.B. aus der kinetischen Energie eines Fahrzeugs stammenden und z.B. bei Bremsvorgängen weitgehend ungenutzten Energieabbaus im Bremssystem durch motortechnische Maßnahmen zurück gewonnen werden soll. Hierzu wird der Effekt genutzt, das die weitgehend konventionell aufgebaute Verbrennungskraftmaschine 26 bei geeigneter Ansteuerung von z.B. Einlassventil 1 und Auslassventil 2 auch als Kolbenkompressor arbeiten kann, bei dem in dem Brennraum 17 durch den Zylinder 13 verdichtetes Fluid wie etwa Verbrennungsluft gewonnen und in einem Speicher 4 gespeichert werden kann. Das in dem Speicher 4 gespeicherte Energievolumen aufgrund des unter Druck stehenden Fluids kann dann in anderen Betriebszuständen der Verbrennungskraftmaschine 26 wieder in der Verbrennungskraftmaschine 26 selbst genutzt werden, wodurch die Energiebilanz einer derart modifizierten Verbrennungskraftmaschine 26 stark erhöht wird. Derartige Maßnahmen zur Rekuperation sind zwar dem Grunde nach schon beschrieben worden, doch ist aufgrund der Unflexibilität der Ansteuerung von Einlassventil 1 und Auslassventil 2 herkömmlicher Verbrennungskraftmaschinen 26 der Wirkungsgrad der Rekuperation an Verbrennungskraftmaschinen 26 gering gewesen. Wird nun durch die frei programmierbare Ansteuerung von Einlassventil 1 und Auslassventil 2 und Füllventil 29 diese Restriktion aufgehoben, so lässt sich zum einen der Wirkungsgrad zur Rekuperation wesentlich erhöhen, zum anderen kann die Verbrennungskraftmaschine 26 auch hinsichtlich ihres normalen Betriebs wesentlich flexibler gesteuert und an die geforderte Leistung aufgrund des gewünschten Fahrverhalten z.B. des Kraftfahrzeugs angepasst werden.
Um eine Rekuperation zu erreichen, wird, wie schon angedeutet die Verbrennungskraftmaschine 26 in geeigneten Fahrzuständen des Kraftfahrzeugs, also z.B. im Schiebebetrieb oder bei Teillast oder beim Bremsen ganz oder teilweise als Kolbenkompressor betrieben und damit aufgrund der Kompression von Fluid in dem Brennraum 17 des Zylinders 13 unter Druck stehendes Fluid gewonnen, das in nachstehend beschriebener Weise zu dem Speicher 4 geleitet wird. Die Formulierung, dass die Verbrennungskraftmaschine 26 ganz oder teilweise als Kolbenkompressor betrieben wird, bedeutet, dass einzelne oder alle der in der Regel mehreren Zylinder 13 der Verbrennungskraftmaschine 26 für das Komprimieren des Fluides genutzt werden, wenn der Kolben 27 sich vom unteren Totpunkt in den oberen Totpunkt bewegt. In der 1 ist der Einfachheit halber nur ein Zylinder 13 der mehreren Zylinder der Verbrennungskraftmaschine 26 dargestellt. Es ist aber auch denkbar, dass einzelne der Zylinder 13 in einem Rekuperationsmodus zur Gewinnung des komprimierten Fluides betrieben werden, wohingegen andere Zylinder 13 konventionell zum Antrieb des Fahrzeugs benutzt werden. Dies ist typisch für den Teillastbetrieb der Verbrennungskraftmaschine 26, bei dem nur ein Teil der Leistung der Verbrennungskraftmaschine 26 benötigt wird. Wichtig ist weiterhin, dass jeder der Zylinder 13 nahezu beliebig seinen jeweiligen Betriebszustand wechseln kann, je nachdem, welche Leistung gerade zum Antrieb des Fahrzeugs benötigt wird. Auch kann die Leistungsabgabe jedes Zylinders 13 durch das in weiten Grenzen veränderbare Öffnungs- und Schließverhalten von Füllventil 29 sowie Einlassventil 1 und Auslassventil 2 leicht beeinflusst und angepasst werden.
Das in dem Speicher 4 gesammelte und unter Druck stehende Fluidvolumen kann dann bei Bedarf wieder zum Antrieb der Verbrennungskraftmaschine 26 benutzt werden, etwa indem das unter Druck stehende Fluid wieder in einen oder mehrere Zylinder 13 zurück geleitet wird und dort entweder den Zylinder 13 wie bei einem Pneumatikmotor antreibt oder auch, indem der konventionell betriebene Zylinder 13 mit höheren Druck gefüllt und damit mit mehr brennfähigen Gemisch betrieben werden kann, wodurch die Leistungsabgabe dieses Zylinders 13 ebenfalls gesteigert werden kann.
Die zur Leitung des Fluids zwischen Füllventil 29 sowie Einlassventil 1 und Auslassventil 2 und dem Speicher 4 sowie weiteren Bestandteilen der Verbrennungskraftmaschine 26 genutzten Fluidleitungen und deren Leit- und Schalteinrichtungen werden, ebenso wie die verschiedenen Zustände von Füllventil 29 sowie Einlassventil 1 und Auslassventil 2 im Folgenden näher beschrieben und anhand der 2 bis 9 in Form einer Art Ablaufdiagramm erläutert.
Der Ansaugvorgang für das Fluid, wie etwa Umgebungsluft oder vorher aufbereitetes Gemisch in den Zylinder 13 kann entweder durch ein Einlassventil 1 oder durch ein Auslassventil 2 erfolgen. Dies erfolgt, wenn sich der Kolben 27 in der Nähe des oberen Totpunkts befindet und ist etwa dann abgeschlossen, wenn der Kolben 27 sich im unteren Totpunkt befindet. Dabei müssen Einlassventil 1 oder Auslassventil 2 nicht Teil des Standard-Ventiltriebs der Verbrennungskraftmaschine 26 sein.
Im Falle des Ansaugens durch das Einlassventil 1 sollte das Einlassventil 1 geöffnet und das Auslassventil 2 geschlossen sein. Außerdem muss auch das Rückschlagventil 6 zur Ansaugseite geöffnet sein bzw. sich öffnen.
Im Falle des Ansaugens durch das Auslassventil 2 sollte das Auslassventil 2 geöffnet und das Einlassventil 1 geschlossen sein. Außerdem muss das Wegeventil 15 zur Ansaugseite geöffnet sein.
Es ist aber auch denkbar, dass eine parallele Ansaugung gleichzeitig sowohl durch das Einlassventil 1 als auch durch das Auslassventil 2 erfolgt.
Während oder nach der Verdichtung des angesaugten Fluides im Zylinder 13 kann der Druck im Speicher 4 erhöht werden. Dies kann durch das Öffnen des Einlassventils 1 zu Beginn oder bis zum Ende der Verdichtung im Zylinder 13 erfolgen. Dabei wird das angesaugte Fluid, etwa die angesaugte Luft oder das angesaugte Gemisch, in den Speicher 4 für das Fluid gefördert.
Soll die Druckerhöhung über das Einlassventil 1 erfolgen, muss ein Ventil 6, das z. B. als einfaches Rückschlagventil, z. B. in Membranform, aufgebaut ist oder betätigt wird, die Rückströmung in das Ansaugsystem verhindern. Das im Zylinder 13 verdichtete Fluid kann dabei über ein verstellbares Ventil oder Rückschlagventil 5 in den Speicher 4 geleitet werden. Ein Wärmetauscher 7 kann das Fluid zusätzlich kühlen, um dies im Falle der späteren Nutzung als Aufladungsunterstützung für den Zylinder 13 auf minimaler Temperatur zu halten.
Das Fluid kann auch über das Auslassventil 2 her zugeführt werden, indem statt des Einlassventils 1 das Auslassventil 2 geöffnet wird. Soll die Druckerhöhung im Speicher 4 über das Auslassventil 2 erfolgen, muss ein Wegeventil 15 die Rückströmung in das Abgassystem verhindern. Auch bei der Druckerhöhung im Speicher 4 über das Auslassventil 2 kann das Fluid über ein verstellbares Ventil oder Rückschlagventil 10 in den Druckluftbehälter 4 geleitet werden. Ein Wärmetauscher 11 kann auch hier für die Abkühlung des Fluids sorgen, um dieses im Falle der Nutzung als Aufladungsunterstützung auf minimaler Temperatur zu halten.
Bei der Druckerhöhung im Speicher 4 über den Brennraum 17 und das Füllventil 29 kann das Fluid über ein verstellbares Ventil 16 in den Druckluftbehälter 4 geleitet werden. Ein Wärmetauscher 20 kann auch hier für die Abkühlung des Fluids sorgen, um dieses im Falle der Nutzung als Aufladungsunterstützung auf minimaler Temperatur zu halten.
Die Wärmetauscher 7, 11 und 20 können aber auch zur weiteren Aufheizung des Fluids genutzt werden, um den Druck im Speicher 4 zu erhöhen und damit dort weitere Energie zu speichern. Dazu kann der Speicher 4 auch isoliert werden. Ein Druckbegrenzungsventil 12 kann im Falle eines Überdruckes im Speicher 4 diesen Überdruck sicher abbauen.
Ein Regelventil 9 kann aus dem Speicher 4 bei Bedarf gezielt Fluid entnehmen, um z. B. eine nicht dargestellte Turbine anzutreiben oder den Speicher 4 für einen weiteren Bremsvorgang zu entleeren.
Die Ventile 5, 6, 8, 9, 10, 15 sowie die Wärmetauscher 7 und 11 können dabei auch im Zylinderkopf integriert sein.
Ein mit dem nicht dargestellten Tank des Fahrzeugs verbundener Wärmetauscher 21 kann die Temperatur des darin gespeicherten Treibstoffs erhöhen oder verringern.
Der Austausch von Fluid zwischen Zylinder 13 und Speicher 4 kann auch über das separate Ventil 16 und das Füllventil 29 erfolgen. Statt der Rückschlagventile 5 und 8 in Verbindung mit Rückschlagventil 6 können auch Dreiwegeventile eingesetzt werden. Dadurch kann zwischen Füllen des Speichers 4 und Entleeren des Speichers 4 oder dem Halten des Drucks im Speicher 4 gewählt werden.
Statt der Ventile 9 und 10 in Verbindung mit Ventil 15 können ebenfalls Dreiwegeventile eingesetzt werden. Dadurch kann zwischen Füllen des Speichers 4 und Entleeren des Speichers 4 oder dem Halten des Drucks im Speicher 4 gewählt werden.
Die Ansteuerung der Ventile 1, 2, 8, 9, 15, 16 durch die Steuerungseinrichtung 30 kann durch unterschiedliche Mechanismen erfolgen, die teilweise schon verfügbar sind:

• nockengesteuerte Systeme z. B. mit zweiter Hubvariante durch zusätzlichen Nocken,
• frei angesteuerte Systeme,
• pneumatische Ventilbetätigung,
• hydraulische Ventilbetätigung,
• elektrische Ventilbetätigung,
• Betätigung über separate Kurvengetriebe.

Im Folgenden soll anhand der 2 bis 9 eine Erläuterung der verschiedenen denkbaren Betriebsmodi der Verbrennungskraftmaschine 26 beschrieben werden.

Ansaugen gemäß 2: In dieser Phase erfolgt das Ansaugen von externer Frischluft für den anschließenden Ladevorgang. Der Kolben 27 bewegt sich nach unten. Die Ansaugung erfolgt von der Ansaugseite durch das Rückschlagventil 6 hindurch. Nach dem Ansaugen (Kolben steht unten im UT) wird das Einlassventil 1 geschlossen.
Beladen des Speichers 4 über das Einlassventil 1 gemäß 3: Beim Ladevorgang des Speichers 4 bewegt sich der Kolben 27 von unten nach oben, der Ansaugweg 23 ist durch das Rückschlagventil 6 geschlossen. Das in dem Zylinder 13 verdichtete Fluid kann über den folgenden Weg in den Speicher 4 einströmen: durch das Rückschlagventil 5 und durch den Wärmetauscher 7 (Heizen oder Kühlen). Der Weg aus dem Speicher 4 zum Zylinder 13 über das Füllventil 29 ist durch das Ventil 16 geschlossen.
Beladen des Speichers 4 über das Füllventil 29 gemäß 4: Beim Ladevorgang des Speichers 4 bewegt sich der Kolben 27 von unten nach oben, der Ansaugweg 23 ist durch das Einlassventil 1 geschlossen. Im Zylinder 13 verdichtetes Fluid kann über den folgenden Weg in den Speicher 4 einströmen: durch das Rückschlagventil 23, durch den Wärmetauscher 20 (Heizen oder Kühlen), durch das betätigtes Ventil 16 in offener Stellung und durch das Rückschlagventil 12. Der Weg aus dem Speicher 4 zum Zylinder 13 über das Füllventil 29 ist durch das Ventil 16 geschlossen.
Beladen des Speichers 4 über das Auslassventil 2 gemäß 5: Beim Ladevorgang des Speichers 4 bewegt sich der Kolben 27 von unten nach oben, der Ansaugweg 23 ist durch das Einlassventil 1 geschlossen. Im Zylinder 13 verdichtetes Fluid kann über den folgenden Weg in den Speicher 4 einströmen: durch das Rückschlagventil 23, durch den Wärmetauscher 20 (Heizen oder Kühlen), durch das betätigte Ventil 16 in offener Stellung und durch das Rückschlagventil 12. Der Weg aus dem Speicher 4 zum Zylinder 13 über das Füllventil 29 ist durch Ventil 16 geschlossen.
Abblasen des Fluids aus dem Speicher 4 gemäß 6: Das Abblasen überschüssigen Fluids bei zu großem Druck im Speicher 4 erfolgt über den Weg durch das Ventil 9 und den Wärmetauscher 22 hin zu dem offenen Ventil 15.
Nutzen des Fluids aus dem Speicher 4 über das Einlassventil 1 gemäß 7: Der Kolben 27 bewegt sich von oben nach unten. Die Aufladung des Zylinders 13 der Verbrennungskraftmaschine 26 oder der Betrieb des Zylinders 13 analog zum Pneumatikmotor erfolgt durch Leeren des Speichers 4 über den Weg: offenes Ventil 8, Wärmetauscher 21 in den Zylinder 13 über das Einlassventil 1.
Nutzen des Fluids aus dem Speicher 4 über das Auslassventil 2 gemäß 8: Der Kolben 27 bewegt sich von oben nach unten. Die Aufladung des Zylinders 13 der Verbrennungskraftmaschine 26 oder der Betrieb des Zylinders 13 analog zum Pneumatikmotor erfolgt durch Leeren des Speichers 4 über den Weg: offenes Ventil 9, Wärmetauscher 22 in den Zylinder 13 über das Auslassventil 2.
Nutzen des Fluids aus dem Speicher 4 über das Füllventil 29 gemäß 9: Der Kolben 27 bewegt sich von oben nach unten. Die Aufladung des Zylinders 13 der Verbrennungskraftmaschine 26 oder der Betrieb des Zylinders 13 analog zum Pneumatikmotor erfolgt durch Leeren des Speichers 4 über den Weg: offenes Ventil 16, Wärmetauscher 20 in den Zylinder 13 über das zusätzliche Füllventil 29.

Weitere Möglichkeiten der Nutzung des Fluids bestehen in der Abwärmenutzung über nicht weiter dargestellte Wärmetauscher z.B. zum Aufheizen des Motorenöls nach dem Start, der Innenraumheizung oder dem Wärmen einer Batterie.
Bezugszeichenliste

1: Einlassventil
2: Auslassventil
3: Zylinderkopf
4: Druckspeicher
5: Rückschlagventil zum Druckspeicher
6: Rückschlagventil zum Ansaugtrakt
7: Wärmetauscher
8: Regelventil (kann auch Teil des Ventiltriebs sein)
9: Regelventil (kann auch Teil des Ventiltriebs sein)
10: Rückschlagventil
11: Wärmetauscher
12: Rückschlagventil
13: Zylinder
14: Zylinder mit Pleuel, Kurbeltrieb
15: Ventil
16: Ventil
17: Brennraum
18: Einlasssystem
19: Auslasssystem
20: Wärmetauscher
21: Wärmetauscher
22: Wärmetauscher
23: Einlass
24: Auslass
25: Kurbelwelle
26: Verbrennungskraftmaschine
27: Kolben
28: Bewegungsrichtung Kolben
29: zusätzliches Füllventil
30: Steuerungseinrichtung

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

DE 102012105769 A1 [0008]
DE 102008000325 A1 [0010]

Claims

Einrichtung zum Betrieb einer Verbrennungskraftmaschine (26) mit mindestens einem Zylinder (13), insbesondere zur Rekuperation von Energie, aufweisend mindestens ein an mindestens einem Zylinder (13) der Verbrennungskraftmaschine (26) angeordnetes Füllventil (1, 2, 29), über das der Zylinder (13) mit mindestens einem Speicher (4) für ein unter Druck stehendes Fluid, vorzugsweise Druckluft, in fluidleitende Verbindung treten kann und der zumindest zeitweise als Verdichter betriebene Zylinder (13) den Speicher (4) mit dem Fluid füllt, dadurch gekennzeichnet, dass das an mindestens einem Zylinder (13) angeordnete Füllventil (1, 2, 29) von einer Steuerungseinrichtung (30) unabhängig vom jeweils aktuellen Betriebszustand der Verbrennungskraftmaschine (26) schaltbar oder variabel derart ansteuerbar ist, dass zumindest zeitweise das in dem Zylinder (13) verdichtete Fluid in den Speicher (4) förderbar oder verdichtetes Fluid aus dem Speicher (4) entnehmbar und in den Zylinder (13) führbar ist.
Einrichtung gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Füllventil (1, 2, 29) in jedem Betriebszustand der Verbrennungskraftmaschine (26) unabhängig vom aktuellen Kurbelwinkel der Kurbelwelle (25) schaltbar oder variabel ansteuerbar ist.
Einrichtung gemäß Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Füllventil (1, 2, 29) zu jedem Zeitpunkt des Hubes des Kolbens (27) im Zylinder (13) zumindest zwischen unterem Totpunkt und oberem Totpunkt schaltbar oder variabel ansteuerbar ist.
Einrichtung gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Füllventil (1, 2, 29) öffenbar oder schließbar oder in seiner Durchflusscharakteristik veränderlich ansteuerbar ist.
Einrichtung gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mittels der fluidleitenden Verbindung zwischen Füllventil (1, 2, 29) und mindestens einem Speicher (4) das in dem Zylinder (13) verdichtete Fluid unter Druck in dem Speicher (4) gespeichert oder zur Nutzung dem Zylinder (13) der Verbrennungskraftmaschine (26), vorzugsweise zum Betrieb der Verbrennungskraftmaschine (26) als Pneumatikmotor, oder zur Aufladung des Zylinders (13) mit Fluid und/oder Gemisch oder einer Kombination von Fluid, Gemisch oder Abgas unter, vorzugsweise erhöhtem, Druck wieder zuführbar ist.
Einrichtung gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das aus dem Speicher (4) entnommene und dem Zylinder (4) zugeführte Fluid zum Starten der Verbrennungskraftmaschine (26) nutzbar ist, indem das unter Druck stehende Fluid aus dem Speicher (4) zumindest in einzelne Zylinder (13) der Verbrennungskraftmaschine (26) geleitet wird und dies die Verbrennungskraftmaschine (26) andreht.
Einrichtung gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerungseinrichtung (30) das an mindestens einem Zylinder (13) der Verbrennungskraftmaschine (26) angeordnete Füllventil (1, 2, 29) nur bei einzelnen Takten der Verbrennungskraftmaschine (26) ansteuert, insbesondere so steuert, dass die Verbrennungskraftmaschine (26) zwischen Zweitaktbetrieb und Viertaktbetrieb umschaltbar betreibbar ist.
Einrichtung gemäß Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Umschaltung zwischen Zweitakt- und Viertaktbetrieb im laufenden Betrieb der Verbrennungskraftmaschine (26) erfolgt, wodurch eine Erhöhung bzw. Verringerung der Leistung der Verbrennungskraftmaschine (26) erfolgt.
Einrichtung gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass im Verlauf der fluidleitenden Verbindung zwischen dem an mindestens einem Zylinder (13) der Verbrennungskraftmaschine (26) angeordneten Füllventil (1, 2, 29) von der Steuerungseinrichtung (30) schaltbare Leiteinrichtungen (5, 6, 8, 9, 10, 12), insbesondere Leitventile oder dgl. angeordnet sind, mit denen der jeweilige Weg des Fluids zwischen Füllventil (1, 2, 29) und mindestens einem Speicher (4) oder zwischen mindestens einem Speicher (4) und Füllventil (1, 2, 29) beeinflussbar ist.
Einrichtung gemäß Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Leitventile (5, 6, 8, 9, 10, 12) als Rückschlagventile und/oder als umschaltbare Ventile, vorzugsweise als Wegeventile mit mehreren Schaltstellungen ausgebildet sind.
Einrichtung gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das an mindestens einem Zylinder (13) der Verbrennungskraftmaschine (26) angeordnete Füllventil (1, 2, 29) das Einlassventil (1) und/oder das Auslassventil (2) des mindestens einen Zylinders (13) ist.
Einrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass das an mindestens einem Zylinder (13) der Verbrennungskraftmaschine (26) angeordnete Füllventil (1, 2, 29) ein zusätzlich zu dem Einlassventil (1) und dem Auslassventil (2) an dem mindestens einen Zylinder (13) angeordnetes Ventil (29) ist.
Einrichtung gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das an mindestens einem Zylinder (13) der Verbrennungskraftmaschine (26) angeordnete Füllventil (1, 2, 29) unabhängig von einer mechanischen Kopplung an einen Nockenwellentrieb der Verbrennungskraftmaschine (26), insbesondere pneumatisch und/oder hydraulisch und/oder elektrisch betätigbar ist.
Einrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass das an mindestens einem Zylinder (13) der Verbrennungskraftmaschine (26) angeordnete Füllventil (1, 2, 29) durch eine zusätzliche, mit der Nockenwelle der Verbrennungskraftmaschine (26) funktionsmäßig koppelbare mechanische Steuerung, vorzugsweise zusätzlichen Nocken auf der Nockenwelle, oder einem von der Nockenwelle unabhängigen Kurventrieb betätigbar ist.
Einrichtung gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Einlassventil (1) als Füllventil (1, 2, 29) an mindestens einem Zylinder (13) der Verbrennungskraftmaschine (26) bei geschlossenem Auslassventil (2) in fluidleitende Verbindung mit dem mindestens einen Speicher (4) schaltbar ist, solange der Kolben (27) des Zylinders (13) den Zylinderinhalt komprimiert.
Einrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass das Auslassventil (2) als Füllventil (1, 2, 29) an mindestens einem Zylinder (13) der Verbrennungskraftmaschine (26) bei geschlossenem Einlassventil (1) in fluidleitende Verbindung mit dem Speicher (4) schaltbar ist, solange der Kolben (27) des Zylinders (13) den Zylinderinhalt komprimiert.
Einrichtung gemäß einem der Ansprüche 15 oder 16, dadurch gekennzeichnet, dass Einlassventil (1) und Auslassventil (2) als Füllventile an mindestens einem Zylinder (13) der Verbrennungskraftmaschine (26) gleichzeitig in fluidleitende Verbindung mit dem Speicher (4) schaltbar ist, solange der Kolben (27) des Zylinders (13) den Zylinderinhalt komprimiert.
Einrichtung gemäß Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass die fluidleitende Verbindung des Einlassventils (1) und die fluidleitende Verbindung des Auslassventils (2) unterschiedlich sind.
Einrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass das zusätzlich zu Einlassventil (1) und Auslassventil (2) an dem Zylinder (13) angeordnete Füllventil (1, 2, 29) an mindestens einem Zylinder (13) der Verbrennungskraftmaschine (26) in fluidleitende Verbindung mit dem Speicher (4) schaltbar ist, solange der Kolben (27) des Zylinders (13) den Zylinderinhalt komprimiert.
Einrichtung gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Einlassventil (1) und/oder Auslassventil (2) jeweils ansaugseitig über ein Drosselrückschlagventil (23) mit einem Ansaugbereich der Verbrennungskraftmaschine (26) in Verbindung stehen, wenn der Zylinder (13) ansaugseitig gefüllt werden soll.
Einrichtung gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass auf dem Weg der fluidleitenden Verbindung zwischen dem oder den Füllventilen (1, 2, 29) und dem Speicher (4) mindestens ein Wärmetauscher (7, 11, 20, 21, 22) angeordnet ist, mit dem das in den Speicher (4) zu füllende Fluid temperiert werden kann.
Einrichtung gemäß Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, dass der Wärmetauscher (7, 11, 20, 21, 22) das in den Speicher (4) zu füllende Fluid abkühlt, um die Dichte des in dem Speicher (4) befindlichen Fluids zu erhöhen.
Einrichtung gemäß Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, dass der Wärmetauscher (7, 11, 20, 21, 22) das in den Speicher (4) zu füllende Fluid erwärmt, um den Druck des in dem Speicher (4) befindlichen Fluids zu erhöhen.
Einrichtung gemäß Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, dass der Speicher (4) bei Erwärmung des in den Speicher (4) zu füllenden Fluids in dem Wärmetauscher (7, 11, 20, 21, 22) isoliert ausgebildet ist, damit das Fluid seine erhöhte Temperatur in dem Speicher (4) möglichst lange beibehält.
Einrichtung gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass an dem Speicher (4) ein Druckbegrenzungsventil (12) angeordnet ist, durch das bei Überschreiten eines vorzugsweise einstellbaren Überdrucks in dem Speicher (4) das Fluid in die Umgebung abgegeben wird.
Einrichtung gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die einzelnen Zylinder (13) einer mehrere Zylinder aufweisenden Verbrennungskraftmaschine (26) durch die Steuerungseinrichtung (30) für die Füllventile (1, 2, 29) gleichzeitig unterschiedlich betreibbar sind.
Einrichtung gemäß Anspruch 26, dadurch gekennzeichnet, dass jeder Zylinder (13) separat ein- und ausgeschaltet und zum Rekuperieren verwendet werden kann, wodurch 1-, 2- oder n-Zylinderbetrieb der Verbrennungskraftmaschine (26) wahlweise möglich.
Einrichtung gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Füllventile (1, 2, 29) und/oder die Wärmetauscher (7, 11, 20, 21, 22) im Zylinderkopf (3) der Verbrennungskraftmaschine (26) integriert sind.
Einrichtung gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbrennungskraftmaschine (26) in einem Kraftfahrzeug betreibbar ist.
Einrichtung gemäß Anspruch 29, dadurch gekennzeichnet, dass im Schiebebetrieb des Kraftfahrzeugs alle oder einzelne Zylinder (13) zum Füllen des Speichers (4) nutzbar sind, wohingegen im Beschleunigungsbetrieb des Kraftfahrzeugs aus dem Speicher (4) Fluid entnommen wird.
Einrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 28, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbrennungskraftmaschine (26) in einer Maschine oder sonstigen Einrichtung zur Erzeugung kinetischer Energie betreibbar ist.
Verfahren zum Betrieb einer Verbrennungskraftmaschine (26) mit mindestens einem Zylinder (13), insbesondere zur Rekuperation von Energie, aufweisend mindestens ein an mindestens einem Zylinder (13) der Verbrennungskraftmaschine (26) angeordnetes Füllventil (1, 2, 29), über das der Zylinder (13) mit einem Speicher (4) für ein unter Druck stehendes Fluid, vorzugsweise Druckluft, in fluidleitende Verbindung treten kann und der zumindest zeitweise als Verdichter betriebene Zylinder (13) den Speicher (4) mit dem Fluid füllt, dadurch gekennzeichnet, dass eine Steuerungseinrichtung (30) das an mindestens einem Zylinder (13) angeordnete Füllventil (1, 2, 29) unabhängig vom jeweils aktuellen Betriebszustand der Verbrennungskraftmaschine (26) schaltet oder variabel derart ansteuert, dass zumindest zeitweise das in dem Zylinder (13) verdichtete Fluid in den Speicher (4) gefördert oder verdichtetes Fluid aus dem Speicher (4) entnommen und in den Zylinder (13) geführt wird.
Verfahren gemäß Anspruch 32, dadurch gekennzeichnet, dass das Füllventil (1, 2, 29) in jedem Betriebszustand der Verbrennungskraftmaschine (26) unabhängig vom aktuellen Kurbelwinkel der Kurbelwelle (25) geschaltet oder variabel angesteuert wird.
Verfahren gemäß einem der Ansprüche 32 oder 33, dadurch gekennzeichnet, dass mittels der fluidleitenden Verbindung zwischen Füllventil (1, 2, 29) und Speicher (4) das in dem Zylinder (13) verdichtete Fluid unter Druck in dem Speicher (4) gespeichert oder zur Nutzung dem Zylinder (13) der Verbrennungskraftmaschine (26), vorzugsweise zum Betrieb der Verbrennungskraftmaschine (26) als Pneumatikmotor, oder zur Aufladung des Zylinders (13) zusammen mit der Kraftstoffeinspritzung vor oder in den Zylinder (13) unter, vorzugsweise erhöhtem, Druck wieder zugeführt wird.
Verfahren gemäß einem der Ansprüche 32 bis 34, dadurch gekennzeichnet, dass die einzelnen Zylinder (13) einer mehrere Zylinder (13) aufweisenden Verbrennungskraftmaschine (26) durch die Steuerungseinrichtung (30) für die Füllventile (1, 2, 29) gleichzeitig unterschiedlich betrieben werden.