DE102010047822A1 - Air compression device for compressing air for compressed air system for commercial motor vehicle, has cooling device i.e. intercooler, cooling air compressed by compressor of charging device and supplied to air compressor - Google Patents

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    • F04D25/00—Pumping installations or systems
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04B—POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS
    • F04B41/00—Pumping installations or systems specially adapted for elastic fluids
    • F04B41/06—Combinations of two or more pumps

Abstract

The device (10) has an air compressor (12) compressing air for a compressed air system of a motorvehicle. A compressor (24) of a charging device i.e. turbocharger, compresses air supplied to an internal combustion engine. The air compressed by the compressor of the charging device is partially supplied to the air compressor. A cooling device i.e. intercooler (28), is arranged downstream of the compressor of the charging device and upstream of the air compressor. The cooling device cools the air compressed by the compressor of the charging device and supplied to the air compressor. An independent claim is also included for a method for operating an air compression device for a motor vehicle i.e. commercial motor vehicle.

Description

Die Erfindung betrifft eine Luftverdichtungseinrichtung für einen Kraftwagen der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 angegebenen Art sowie ein Verfahren zum Betreiben einer solchen Luftverdichtungseinrichtung der im Oberbegriff des Patentanspruchs 9 angegebenen Art.The invention relates to an air compression device for a motor vehicle specified in the preamble of claim 1 and a method for operating such an air compression device specified in the preamble of claim 9 Art.

Die DE 2008 026 023 A1 offenbart einen Antriebsstrang mit einem Verbrennungsmotor, der eine Abtriebswelle aufweist und der einen heißen Abgasstrom erzeugt. Der Antriebsstrang umfasst ein Turbocompoundsystem, dass eine Abgasturbine umfasst, die durch Abgas beaufschlagbar im Abgasstrom angeordnet ist und Abgasenergie in Antriebsenergie umwandelt. Dabei steht die Abgasturbine in einer Triebverbindung mit der Abtriebswelle des Verbrennungsmotors oder ist in eine solche Triebverbindung schaltbar. Ferner treibt die Abgasturbine einen Turboverdichter oder Verdrängungsverdichter an, mittels welchem der Verbrennungsmotor frischluftseitig aufgeladen wird. Das Turbocompoundsystem umfasst des Weiteren ein Druckluftsystem mit einem Luftkompressor, der mittels des Verbrennungsmotors oder eines zusätzlichen Motors antreibbar ist und Druckluft in wenigstens einen Druckluftkreis oder eine Druckluftleitung speist. Dabei ist der Luftkompressor mittels des Turboverdichters oder Verdrängungsverdichters des Turbocompoundsystem aufladbar, wobei durch den Turboverdichter oder Verdrängungsverdichter verdichtete Luft dem Luftkompressor auf dessen Saugseite zugeführt wird. Der Luftkompressor kann dabei als zweistufiger Kompressor mit zwei Zylindern aber auch als einstufiger Kompressor mit einem Zylinder ausgeführt sein.The DE 2008 026 023 A1 discloses a powertrain having an internal combustion engine having an output shaft and generating a hot exhaust gas flow. The drive train comprises a turbocompound system that comprises an exhaust gas turbine, which can be acted upon by exhaust gas in the exhaust gas flow and converts exhaust gas energy into drive energy. In this case, the exhaust gas turbine is in a drive connection with the output shaft of the internal combustion engine or is switchable in such a drive connection. Furthermore, the exhaust gas turbine drives a turbocompressor or positive displacement compressor, by means of which the internal combustion engine is charged fresh air side. The turbocompound system further comprises a compressed air system with an air compressor, which is drivable by means of the internal combustion engine or an additional motor and supplies compressed air in at least one compressed air circuit or a compressed air line. In this case, the air compressor by means of the turbocompressor or positive displacement compressor of the turbocompound system can be charged, wherein compressed air is supplied to the air compressor on the suction side by the turbo compressor or positive displacement compressor. The air compressor can be designed as a two-stage compressor with two cylinders but also as a single-stage compressor with a cylinder.

Zudem sind aus dem Serienbau von Kraftwagen einstufige und zweistufige Luftkompressoren bekannt, mit welchen Luft verdichtbar ist, wobei diese Luftkompressoren weiteres Potential aufweisen, ihren Betrieb zu verbessern.In addition, single-stage and two-stage air compressors are known from the mass production of motor vehicles, with which air can be compressed, these air compressors have further potential to improve their operation.

Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Luftverdichtungseinrichtung für einen Kraftwagen mit wenigsten einem Luftkompressor sowie ein Verfahren zum Betreiben einer solchen Luftverdichtungseinrichtung bereitzustellen, welche einen verbesserten Betrieb des Luftkompressors ermöglichen.It is therefore an object of the present invention to provide an air compression device for a motor vehicle with at least one air compressor and a method for operating such an air compression device, which enable improved operation of the air compressor.

Diese Aufgabe wird durch eine Luftverdichtungseinrichtung für einen Kraftwagen mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 sowie durch ein Verfahren zum Betreiben einer solchen Luftverdichtungseinrichtung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 9 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen mit zweckmäßigen und nicht-trivialen Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.This object is achieved by an air compression device for a motor vehicle having the features of patent claim 1 and by a method for operating such an air compression device having the features of patent claim 9. Advantageous embodiments with expedient and non-trivial developments of the invention are specified in the dependent claims.

Eine solche Luftverdichtungseinrichtung für einen Kraftwagen, insbesondere einen Nutzkraftwagen, umfasst wenigstens einen Luftkompressor, mittels welchem Luft für eine Druckluftanlage des Kraftwagens zu verdichten ist, sowie einen Verdichter einer Aufladeeinrichtung, insbesondere eines Abgasturboladers, mittels welchem einer Verbrennungskraftmaschine des Kraftwagens zuzuführende Luft verdichtbar ist. Dabei ist die von dem Verdichter der Aufladeeinrichtung verdichtete Luft zumindest teilweise dem Luftkompressor zuführbar.Such an air compression device for a motor vehicle, in particular a utility vehicle, comprises at least one air compressor, by means of which air for a compressed air system of the motor vehicle to compress, and a compressor of a charging device, in particular an exhaust gas turbocharger, by means of which an internal combustion engine of the motor vehicle to be supplied air can be compressed. In this case, the compressed air from the compressor of the charging device is at least partially fed to the air compressor.

Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass stromab des Verdichters der Aufladeeinrichtung und stromauf des Luftkompressors eine Kühleinrichtung angeordnet ist, mittels welcher die von dem Verdichter verdichtete und dem Luftkompressor zuzuführende Luft kühlbar ist.According to the invention, a cooling device is arranged downstream of the compressor of the charging device and upstream of the air compressor, by means of which the air compressed by the compressor and supplied to the air compressor can be cooled.

Bei der Kühleinrichtung der Aufladeeinrichtung handelt es sich beispielsweise um einen Ladeluftkühler, der die von dem Verdichter verdichtete, insbesondere vorverdichtete, und dadurch erwärmte und zumindest teilweise dem Luftkompressor zuzuführende Luft kühlbar ist.The cooling device of the charging device is, for example, a charge air cooler, which can cool the air compressed by the compressor, in particular pre-compressed, and thereby heated and at least partially supplied to the air compressor.

Mit anderen Worten muss der Luftkompressor nicht eine verdichtete und nicht gekühlte Luft verdichten und somit von einem relativ niedrigen auf ein demgegenüber höheres Druckniveau bringen, sondern kann die vorverdichtete und rückgekühlte Luft, welche insbesondere durch die mittels der Kühleinrichtung durchgeführte Rückkühlung einen sehr guten Auflade- bzw. Verdichtungsgrad aufweist, nutzen und somit von einem bereits sehr hohen und vorteilhaften Druckniveau und Verdichtungsgrad der Luft ausgehen, um ein demgegenüber weiter erhöhtes Druckniveau darzustellen. Dies hält die zur weiteren Verdichtung der vorverdichteten und rückgekühlten Luft aufzuwendende Verdichtungsarbeit des Luftkompressors gering, so dass auch dessen Leistungsaufnahme und Energiebedarf gering ist. Damit weist der Luftkompressor und damit die gesamte Luftverdichtungseinrichtung einen besonders effizienten und energieverbrauchsarmen Betrieb auf. Dies geht einher mit einem effizienten, emissions- und energieverbrauchsarmen, insbesondere kraftstoffverbrauchsarmen Betrieb der Verbrennungskraftmaschine.In other words, the air compressor does not compress a compressed and not cooled air and thus bring from a relatively low to a contrast higher pressure level, but the precompressed and recooled air, which in particular by the means of the cooling device carried out recooling a very good charging or Degree of compaction, use and thus emanate from an already very high and advantageous pressure level and degree of compression of the air to represent a contrast, further increased pressure level. This keeps the compression work of the air compressor to be expended for further compression of the precompressed and recooled air low, so that its power consumption and energy requirement are also low. Thus, the air compressor and thus the entire air compressor on a particularly efficient and energy-efficient operation. This is accompanied by an efficient, low-emission and low-energy consumption, in particular fuel-efficient operation of the internal combustion engine.

Diese Vorteile der mittels des Verdichters der Aufladeeinrichtung verdichteten und mittels der Kühleinrichtung rückgekühlten Luft liegen dabei sowohl im gefeuerten, das heißt verbrennungsmotorischen Betrieb der Verbrennungskraftmaschine als auch in einem Motorbremsbetrieb der Verbrennungskraftmaschine vor. Der Motorbremsbetrieb wird beispielsweise mit einer so genannten Jake-Brake durchgeführt, welche auch als Dekompressionsbremse bezeichnet wird. Um das Bremsmoment der Verbrennungskraftmaschine zu erhöhen, wird die in der Verbrennungskraftmaschine bzw. in einem Zylinder dieser im Verdichtungstakt geleistete Arbeit für den folgenden Takt ungenutzt gelassen. Hierfür werden am Ende des Verdichtungstakts die Auslassventile oder ein zusätzliches Ventil geöffnet, um damit Druck aus dem Zylinder abzubauen. Dadurch kann im Expansionstakt keine Arbeit mehr genutzt werden, da die für die Kompression aufgewendete Energie durch das Entspannen bereits abgeführt wurde.These advantages of compressed by means of the compressor of the supercharger and recooled by means of the cooling air are present both in the fired, that is internal combustion engine operation of the internal combustion engine and in an engine braking operation of the internal combustion engine. The engine braking operation is performed for example with a so-called Jake brake, which is also referred to as a decompression brake. To the braking torque of the Increase internal combustion engine, the work done in the internal combustion engine or in a cylinder of this in the compression stroke left unused for the following cycle. For this purpose, the exhaust valves or an additional valve are opened at the end of the compression stroke in order to reduce pressure from the cylinder. As a result, no more work can be used in the expansion stroke, since the energy expended for the compression has already been dissipated by the relaxation.

Insbesondere beim Motorbremsbetrieb mittels einer solchen Jake-Brake erfolgt ein Enthalpieeintrag in einen Auslass stromauf einer Turbine der Aufladeeinrichtung, insbesondere des Abgasturboladers, welche von Abgas der Verbrennungskraftmaschine antreibbar und über welche der Verdichter der Aufladeeinrichtung zum Verdichten der Luft antreibbar ist. Dieser Enthalpieeintrag erfolgt bei zumindest nahezu gleichbleibenden Liefergrad, ähnlich wie einer Verbrennung. Durch den daraus resultierenden Ladedruck, insbesondere Ladeüberdruck, und die Rückkühlung mittels der Kühleinrichtung ergibt sich eine Erhöhung der Förderleistung sowie eine Schonung der eingesetzten Komponenten und Aggregate.In particular, during engine braking operation by means of such a Jake brake an enthalpy entry into an outlet upstream of a turbine of the charging device, in particular the exhaust gas turbocharger, which can be driven by exhaust gas of the internal combustion engine and via which the compressor of the charging device for compressing the air is driven. This Enthalpieeintrag takes place at least almost constant delivery, similar to a combustion. Due to the resulting boost pressure, in particular charge overpressure, and the recooling by means of the cooling device, there is an increase in the delivery rate and protection of the components and units used.

Insbesondere infolge dieser Motorbremsintegration ist insbesondere beim Bremsen in Stadtverkehrszyklen eine angemessene und vorteilhafte Rekuperation von Luft möglich, was den effizienten Betrieb der Luftverdichtungseinrichtung weiterhin zugute kommt. Daraus resultieren weitere Freiheitsgrade, den Luftkompressor, die Luftverdichtungseinrichtung sowie gegebenenfalls den gesamten Kraftwagen weiter gemäß dem so genannten Downsizing-Prinzip auszugestalten. Dem Downsizing-Konzept folgend ergibt sich daraus eine Verkleinerung insbesondere des Luftkompressors hinsichtlich dessen Dimensionen (Bauraumbedarf) sowie dessen Gewicht bei gleichzeitiger Darstellung einer gleichbleibend hohen oder gar weiter gesteigerten Leistungsfähigkeit (Förderleistung). Dies wirkt sich weiterhin positiv auf den effizienten Betrieb des gesamten Kraftwagens auf, da für dessen Betrieb ein nur geringer Energieaufwand vonnöten ist, was mit einem geringen Kraftstoffverbrauch sowie mit geringen Emissionen, insbesondere CO2-Emissionen, einhergeht.In particular, as a result of this engine brake integration, an appropriate and advantageous recuperation of air is possible, especially during braking in city traffic cycles, which continues to benefit the efficient operation of the air compressor. This results in further degrees of freedom, the air compressor, the air compression device and possibly the entire car continue to design according to the so-called downsizing principle. Following the downsizing concept, this results in a reduction in particular of the air compressor in terms of its dimensions (space requirements) and its weight while displaying a consistently high or even further increased performance (capacity). This continues to have a positive effect on the efficient operation of the entire motor vehicle, since its operation requires only a small amount of energy, which results in low fuel consumption and low emissions, in particular CO 2 emissions.

Zur Erfindung gehört auch ein Verfahren zum Betreiben einer solchen Luftverdichtungseinrichtung, bei welchem die von dem Luftkompressor zu verdichtende und dem Luftkompressor zuzuführende Luft mittels einer stromab des Verdichters der Aufladeeinrichtung und stromauf des Luftkompressors angeordneten Kühleinrichtung gekühlt wird. Vorteilhafte Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Luftverdichtungseinrichtung sind als vorteilhafte Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Verfahrens und umgekehrt anzusehen. Im Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens wird die von dem Verdichter der Aufladeeinrichtung verdichtete und insbesondere mittels der Kühleinrichtung gekühlte Luft, die somit einen sehr vorteilhaften Verdichtungsgrad aufweist, genutzt und dem Luftkompressor zugeführt, so dass dieser eine nur geringe Arbeit leisten muss, um die vorverdichtete und rückgekühlte Luft weiter zu verdichten. Dies ermöglicht es, den Luftkompressor mit einer sehr geringen Leistungsaufnahme zu betreiben sowie diesen hinsichtlich seiner Dimensionen und seines Gewichts dem Downsizing-Konzept folgend klein auszulegen, bei gleichbleibender oder gar gesteigerter Leistungsfähigkeit. Es versteht sich, dass die bereits zur erfindungsgemäßen Luftverdichtungseinrichtung geschilderten Vorteile vollumfänglich auf das erfindungsgemäße Verfahren zutreffen.The invention also includes a method for operating such an air compression device, in which the air to be compressed by the air compressor and supplied to the air compressor is cooled by means of a cooling device arranged downstream of the compressor of the charging device and upstream of the air compressor. Advantageous embodiments of the air compression device according to the invention are to be regarded as advantageous embodiments of the method according to the invention and vice versa. In the context of the method according to the invention, the compressed by the compressor of the supercharger and cooled in particular by means of the cooling air, which thus has a very advantageous degree of compaction, used and supplied to the air compressor, so that this must do a little work to the pre-compressed and recooled To compress air further. This makes it possible to operate the air compressor with a very low power consumption as well as to make it small in terms of its dimensions and weight following the downsizing concept, with constant or even increased performance. It is understood that the advantages already described for the air compression device according to the invention fully apply to the method according to the invention.

In einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung umfasst der Luftkompressor einen ersten Verdichter und wenigstens einen zweiten Verdichter zum Verdichten der Luft. Dies erlaubt es, die Luft durch die zwei seriell zueinander geschalteten Verdichter zweistufig und damit besonders effizient zu verdichten. Ebenso ist es möglich, die Luft mittels der parallel zueinander geschalteten Verdichter des Luftkompressors einstufig zu verdichten. Beide Ausführungsformen ermöglichen einen sehr effizienten Betrieb des Luftkompressors und damit einem sehr effizienten Betrieb des Kraftwagens.In an advantageous embodiment of the invention, the air compressor comprises a first compressor and at least a second compressor for compressing the air. This makes it possible to compress the air in two stages, and thus particularly efficiently, by means of the two compressors connected in series with one another. It is also possible to compress the air by means of the compressors of the air compressor connected in parallel to each other in one stage. Both embodiments allow a very efficient operation of the air compressor and thus a very efficient operation of the motor vehicle.

In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung sind die Verdichter des Luftkompressors zum Verdichten der Luft wahlweise zwischen einem seriell zueinander geschalteten Betriebszustand und einem parallel zueinander geschalteten Betriebszustand umschaltbar.In a further advantageous embodiment of the invention, the compressors of the air compressor for compressing the air can be selectively switched between a serially connected operating state and a parallel operating state.

Die Luftverdichtungseinrichtung erlaubt es somit, den umschaltbaren Luftkompressor beispielsweise überwiegend in dem seriell zueinander geschalteten Betriebszustand zu betreiben, so dass der Luftkompressor die Luft mittels seinen zwei seriell zueinander geschalteten Verdichtern zweistufig verdichtet. Bei erhöhten Bedarf ist eine pneumatische Parallelschaltung der beiden Verdichter zueinander möglich, so dass eine einstufige Verdichtung der Luft dargestellt ist, bei welcher die Luft also einstufig und parallel von den Verdichtern verdichtet wird.The air compression device thus makes it possible, for example, to operate the reversible air compressor predominantly in the serially connected operating state, so that the air compressor compresses the air in two stages by means of its two compressors connected in series with one another. In case of increased demand, a pneumatic parallel connection of the two compressors to each other is possible, so that a single-stage compression of the air is shown, in which the air is therefore compressed in one stage and in parallel by the compressors.

Dieser parallel zueinander geschaltete Betriebszustand kann dabei vorteilhafterweise so lange durchgeführt werden, bis beispielsweise die Temperatur des Luftkompressors oder der Druck in einem Luftkessel der Druckluftanlage einen vorgegebenen Schwellwert erreicht bzw. diesen überschreitet, wobei dann der Luftkompressor bzw. die Verdichter in den seriell zueinander geschalteten Betriebszustand geschaltet werden können. Ebenso ist der parallel zueinander geschaltete Betriebszustand im Motorbremsbetrieb sinnvoll zur schnellen Rekuperation von Druckluft, solange die Temperaturgrenzen eingehalten werden.This operating state connected in parallel with each other can advantageously be carried out until, for example, the temperature of the air compressor or the pressure in an air tank of the compressed air system reaches or exceeds a predetermined threshold, in which case the air compressor or compressors are in the operating state connected in series can be switched. Likewise, the parallel operating state is in Motor brake operation makes sense for quick recuperation of compressed air as long as the temperature limits are maintained.

In einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung sind die Verdichter mittels einer Ventileinrichtung, insbesondere eines Magnetventils zwischen den Betriebszuständen umschaltbar. Dies ermöglicht eine besonders schnelle und bedarfsgerechte Umschaltung zwischen den Betriebszuständen, so dass der Betriebszustand der Verdichter bzw. Kompressors besonders schnell an sich ändernde Bedingungen und Anforderungen anpassbar ist.In an advantageous embodiment of the invention, the compressor by means of a valve device, in particular a solenoid valve between the operating conditions are switchable. This allows a particularly fast and needs-based switching between the operating conditions, so that the operating state of the compressor or compressor is particularly fast adaptable to changing conditions and requirements.

Des Weiteren weist somit die erfindungsgemäße Luftverdichtungseinrichtung einen relativ geringen Aufwand sowie eine geringe Komplexität, was die Teileanzahl, den Bauraumbedarf, das Gewicht sowie die Kosten der Luftverdichtungseinrichtung in einem geringen Rahmen hält.Furthermore, therefore, the air compression device according to the invention has a relatively low cost and low complexity, which keeps the number of parts, the space requirement, the weight and the cost of the air compression device in a small frame.

Zur Erfindung gehört auch ein Verfahren zum Betreiben einer solchen Luftverdichtungseinrichtung, wobei die von dem Verdichter verdichtete und dem Luftkompressor zuzuführende Luft mittels einer stromab des Verdichters der Aufladeeinrichtung und stromauf des Luftkompressors angeordneten Kühleinrichtung gekühlt wird. Vorteilhafte Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Luftverdichtungseinrichtung sind als vorteilhafte Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Verfahrens und umgekehrt anzusehen. Im Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens kann die von dem Luftkompressor aufzubringende Arbeit zum Weiterverdichten der Luft gering gehalten werden, da dem Luftkompressor die bereits vorverdichtete und insbesondere rückgekühlte Luft zugeführt wird. Dadurch kann der Luftkompressor zum weiteren Verdichten der Luft von einem bereits sehr hohen Verdichtungsgrad der Luft ausgehen, um diese auf ein demgegenüber erhöhtes Druckniveau zu verdichten. Dadurch wird der Luftkompressor besonders effizient und energieverbrauchsarm betrieben, was einem effizienten Betrieb der gesamten Verbrennungskraftmaschine bzw. des gesamten Kraftwagens zugute kommt.The invention also includes a method for operating such an air compression device, wherein the air compressed by the compressor and supplied to the air compressor is cooled by means of a cooling device arranged downstream of the compressor of the charging device and upstream of the air compressor. Advantageous embodiments of the air compression device according to the invention are to be regarded as advantageous embodiments of the method according to the invention and vice versa. In the context of the method according to the invention, the work to be applied by the air compressor for further compression of the air can be kept low because the air compressor is supplied with the already precompressed and in particular recooled air. As a result, the air compressor can emanate from an already very high degree of compression of the air in order to compress the air, in order to compress it to a pressure level that is elevated in comparison. As a result, the air compressor is operated particularly efficient and energy-efficient, which benefits an efficient operation of the entire internal combustion engine or the entire motor vehicle.

Vorteilhafterweise ist vorgesehen, dass die Verdichter des Luftkompressors in Abhängigkeit von einem Luftdruck in einer Speichereinrichtung zum Speichern der von den Verdichtern des Luftkompressors verdichteten Luft und/oder in Abhängigkeit von einer Temperatur von zumindest einem der Verdichter des Luftkompressors und/oder in Abhängigkeit von einem Betriebszustand einer Verbrennungskraftmaschine des Kraftwagens zwischen den Betriebszuständen umgeschaltet werden. Ist infolge der pneumatischen Parallelschaltung der beiden Verdichter bei einem erhöhten Luftbedarf eine bestimmte, vorgegebene Temperatur der Verdichter oder ein vorgegebener Druck in dem Luftkessel erreicht, so wird vorteilhafterweise in den seriell zueinander geschalteten Betriebszustand zueinander umgeschaltet, um somit die Temperatur in Grenzen zu halten und gegebenenfalls wieder abzusenken. Insbesondere bei einem Kaltstart der Verbrennungskraftmaschine und/oder bei einem Leerlauf derselbigen bei einer Motor-Leerlaufdrehzahl sowie im Bereich niedriger Drücke der Speichereinrichtung, insbesondere niedriger Kesseldrücke, wobei beispielsweise 10 bar in der Speichereinrichtung vorliegen, ist es vorteilhaft, in den parallel zueinander geschalteten Betriebszuständen der Verdichter zu schalten, da dann die Temperaturbelastung des Luftkompressors als relativ gering einzustufen ist.Advantageously, it is provided that the compressor of the air compressor in response to an air pressure in a storage device for storing the air compressed by the compressors of the air compressor and / or in dependence on a temperature of at least one of the compressors of the air compressor and / or in dependence on an operating condition a combustion engine of the motor vehicle between the operating states are switched. Is due to the pneumatic parallel connection of the two compressors at an increased air requirement reaches a certain predetermined temperature of the compressor or a predetermined pressure in the air tank, it is advantageously switched to each other in the serially connected operating state, so as to keep the temperature within limits and, where appropriate lower again. In particular, in a cold start of the internal combustion engine and / or at idling derselbigen at an engine idle speed and in the range of low pressures of the memory device, in particular low boiler pressures, for example, 10 bar present in the memory device, it is advantageous in the parallel operating states of the To switch compressor, since then the temperature load of the air compressor is classified as relatively low.

Ebenso kann eine Pendelung zwischen dem parallel und dem seriell zueinander geschalteten Betriebszustand des Verdichters vorgesehen sein, wenn eine maximal zulässige Temperatur des Luftkompressors im parallel zueinander geschalteten Zustand erreicht ist. Der parallel zueinander geschaltete Betriebszustand ermöglicht durch den größeren Volumenstrom evtl. einen Verzicht auf eine erhöhte Leerlaufdrehzahl beim Befüllen der Speichereinrichtung, welches auch als Aufpumpen bezeichnet wird, während der Kraftwagen stillsteht und die Verbrennungskraftmaschine sich im Leerlauf befindet.Likewise, a swing between the parallel and the serially connected to each other operating state of the compressor can be provided when a maximum allowable temperature of the air compressor is reached in parallel connected state. Due to the larger volume flow, the operating state connected in parallel makes it possible to dispense with an increased idle speed when filling the storage device, which is also referred to as inflation, while the motor vehicle is stationary and the internal combustion engine is idling.

Dadurch ist ein besonders effizienter, emissions- und kraftstoffverbrauchsarmer Befüllbetrieb des Kraftwagens im Stand ermöglicht.As a result, a particularly efficient, low-emission and fuel-efficient filling operation of the motor vehicle in the state allows.

In einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist stromab des ersten Verdichters und stromauf des zweiten Verdichters eine Kühleinrichtung angeordnet, mittels welcher die von dem ersten Verdichter verdichtete Luft kühlbar ist. In dem parallel zueinander geschalteten Betriebszustand ermöglicht eine solche Kühleinrichtung die Kühlung der von dem ersten Verdichters verdichteten Luft, wobei vorteilhafterweise auch stromab des zweiten Verdichters eine Kühleinrichtung angeordnet ist, so dass im parallel zueinander geschalteten Betriebszustand sowohl die von dem einen als auch die von dem anderen Verdichter verdichtete Luft effizient kühlbar ist. Im seriell zueinander geschalteten Betriebszustand ist durch diese Ausführungsform eine Zwischenkühlung der von dem ersten Verdichter als erste Stufe verdichteten Luft dargestellt, so dass die von dem ersten Verdichter verdichtete, insbesondere vorverdichtete, Luft gekühlt und anschließend dem zweiten Verdichter als zweite Stufe zugeführt wird. Dies ermöglicht eine besonders effiziente Verdichtung und einen besonders hohen Verdichtungsgrad der Luft, was den effizienten Betrieb der erfindungsgemäßen Luftverdichtungseinrichtung zugute kommt.In an advantageous embodiment of the invention, a cooling device is arranged downstream of the first compressor and upstream of the second compressor, by means of which the air compressed by the first compressor can be cooled. In the operating state connected in parallel to one another, such a cooling device allows cooling of the air compressed by the first compressor, wherein a cooling device is advantageously also arranged downstream of the second compressor, so that in the operating state connected in parallel both the one and the other Compressor compressed air is efficiently coolable. In the serially connected operating state, an intermediate cooling of the air compressed by the first compressor as the first stage is shown by this embodiment, so that the air compressed by the first compressor, in particular precompressed, is subsequently supplied to the second compressor as a second stage. This allows a particularly efficient compaction and a particularly high degree of compaction of the air, which benefits the efficient operation of the air compression device according to the invention.

Um die Luft besonders effizient verdichten zu können, ist in einer Ausführungsform stromab beider Verdichter eine Kühleinrichtung angeordnet, mittels welcher die verdichtete Luft kühlbar ist.In order to be able to compress the air particularly efficiently, in one embodiment it is downstream of both Compressor arranged a cooling device by means of which the compressed air is coolable.

Damit es in einem Abblasebetrieb der Luftverdichtungseinrichtung bzw. des Luftkompressors nicht zu einem Entweichen der von dem Verdichter der Aufladeeinrichtung verdichteten Luft (Ladeluft) kommt, bläst der Luftkompressor die Luft vorteilhafterweise in Strömungsrichtung der Luft stromauf in die dem Verdichter der Aufladeeinrichtung zugeordnete Kühleinrichtung ab. So ist vorteilhafterweise eine Rückführleitung vorgesehen, mittels welcher verdichtete, abgeblasene Luft von stromab des Luftkompressors zu stromauf des Luftkompressors rückführbar ist, um einen Leelaufbetrieb des Luftkompressors zu ermöglichen, ohne dass vorverdichtete Ladeluft ins Freie entweicht.In order for the air compression device or the air compressor not to escape the air compressed by the compressor of the supercharger, the air compressor advantageously blows the air upstream in the flow direction of the air into the cooling device associated with the compressor of the supercharger. Thus, advantageously, a return line is provided, by means of which compressed, blown-off air from the downstream of the air compressor to the upstream of the air compressor is traceable to allow Leelaufbetrieb the air compressor, without precompressed charge air escapes into the open.

Besonders vorteilhaft ist es, wenn die abgeblasene Luft mittels der Rückführleitung zu stromauf der Kühleinrichtung, insbesondere des Ladeluftkühlers, rückführbar ist, so dass ein evtl. vorhandener (geringer) Wärmeeintrag infolge eines warmen Luftkompressors von der Kühleinrichtung, mittels welcher die von dem Verdichter des Abgasturboladers verdichtete Luft kühlbar ist, aufgefangen werden kann. In einem Leerlaufbetrieb des Luftkompressors rezirkuliert dann ein entsprechender Teilstrom der Luft nochmals durch die Kühleinrichtung, insbesondere den Ladeluftkühler.It is particularly advantageous if the blown-off air is traceable by means of the return line to the upstream of the cooling device, in particular of the charge air cooler, so that any existing (low) heat input due to a warm air compressor from the cooling device, by means of which of the compressor of the exhaust gas turbocharger compressed air is cool, can be collected. In an idling operation of the air compressor then recirculates a corresponding partial flow of air again through the cooling device, in particular the intercooler.

Im Rahmen der erfindungsgemäßen Ladeluftverdichtungsanordnung kann vorgesehen sein, dass der Luftkompressor auch mehr als zwei Verdichter, insbesondere zwei Zylinder zum Verdichten der Luft, aufweist, die dann in beliebiger Kombination in einem parallel bzw. seriell zueinander geschalteten Betriebszustand betrieben werden können. Die Anzahl an Verdichtern des Luftkompressors orientiert sich insbesondere an vorliegenden Randbedingungen und Anforderungen an die Luftverdichtungseinrichtung.In the context of the charge air compression arrangement according to the invention it can be provided that the air compressor also more than two compressors, in particular two cylinders for compressing the air, which can then be operated in any combination in a parallel or serially connected operating state. The number of compressors of the air compressor is based in particular on existing boundary conditions and requirements for the air compression device.

Infolge des als gering einzustufenden Temperaturniveaus des Luftkompressors der erfindungsgemäßen Luftverdichtungseinrichtung ist es gegebenenfalls möglich, auf einen besonders langen Kühlnachlauf zur Kühlung des Luftkompressors zu verzichten, wobei dann der Luftkompressor eine mechanische Abschaltung ähnlich eines Kompressors einer Klimaanlage des Kraftwagens aufweist, wobei entsprechende Sicherheitsaspekte zu berücksichtigen sind.As a result of the low classified as temperature levels of the air compressor of the air compression device according to the invention, it may be possible to dispense with a particularly long chase for cooling the air compressor, in which case the air compressor has a mechanical shutdown similar to a compressor of an air conditioner of the motor vehicle, with appropriate safety aspects are taken into account ,

Ebenso ist es insbesondere infolge des geringen Temperaturniveaus möglich, wenigstens einen Verdichter, insbesondere einen Zylinder, des Luftkompressors, und insbesondere den bei einer zweistufigen Verdichtung als erste Stufe fungierenden Verdichter lediglich durch eine Luftkühlung zu kühlen. Dabei ist der Verdichter vorteilhafterweise derart angeordnet, dass er bei einer Vorwärtsfahrt des Kraftwagens einem Kaltluftstrom infolge von Fahrtwind ausgesetzt und von diesem umströmt wird, wobei der Verdichter vorteilhafterweise eine Kühlrippenanordnung mit Kühlrippen aufweist, um die Wärme besonders effizient von dem Verdichter abzuführen. Dies ermöglicht es, einen Wärmeeintrag in den Luftkompressor durch warmes Kühlwasser infolge einer Kühlung mit Wasser zu vermeiden.Likewise, it is possible, in particular owing to the low temperature level, to cool at least one compressor, in particular a cylinder, of the air compressor, and in particular the compressor acting as a first stage in a two-stage compression, only by air cooling. In this case, the compressor is advantageously arranged such that it is exposed during a forward drive of the motor vehicle cold air flow due to wind and flows around it, the compressor advantageously having a cooling fin arrangement with cooling fins to dissipate the heat particularly efficiently from the compressor. This makes it possible to avoid a heat input into the air compressor by warm cooling water due to cooling with water.

Ebenso kann vorgesehen sein, dass aus einer Kühleinrichtung des Kraftwagens, beispielsweise zur Kühlung der Verbrennungskraftmaschine, zurückströmendes Kühlwasser zunächst dem Luftkompressor zugeführt wird, um den geschilderten Wärmeeintrag zu vermeiden oder zumindest zu verringern.Likewise it can be provided that from a cooling device of the motor vehicle, for example, for cooling the internal combustion engine, returning cooling water is first supplied to the air compressor in order to avoid the heat input described or at least reduce.

Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels sowie anhand der Zeichnung. Die vorstehend in der Beschreibung genannten Merkmale und Merkmalskombinationen sowie die nachfolgend in der Figurenbeschreibung genannten und/oder in den Figuren alleine gezeigten Merkmale und Merkmalskombinationen sind nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen.Further advantages, features and details of the invention will become apparent from the following description of a preferred embodiment and from the drawing. The features and feature combinations mentioned above in the description as well as the features and feature combinations mentioned below in the description of the figures and / or in the figures alone can be used not only in the respectively specified combination but also in other combinations or in isolation, without the scope of To leave invention.

Die Zeichnung zeigt in der Figur eine Prinzipdarstellung einer Luftverdichtungseinrichtung für einen Nutzkraftwagen mit einem Luftkompressor, welcher zwei Verdichter aufweist, die wahlweise zwischen einem seriell zueinander geschalteten Betriebszustand und einem parallel zueinander geschalteten Betriebszustand umschaltbar sind.The drawing shows in the figure a schematic diagram of an air compression device for a commercial vehicle with an air compressor having two compressors, which are selectively switchable between a serially connected operating state and a parallel operating state.

Die Figur zeigt eine Luftverdichtungseinrichtung 10 für einen Nutzkraftwagen, mittels welcher Luft für eine Druckluftanlage des Nutzkraftwagens zu verdichten ist. Die so erzeugte Druckluft wird dabei beispielsweise einer Betriebsbremseinrichtung sowie einer Luftfedereinrichtung des Nutzkraftwagens zugeführt.The figure shows an air compression device 10 for a commercial vehicle, by means of which air is to be compressed for a compressed air system of the utility vehicle. The compressed air thus generated is supplied, for example, a service brake device and an air spring device of the utility vehicle.

Dazu umfasst die Luftverdichtungseinrichtung 10 einen Luftkompressor 12, welcher einen ersten Verdichter 14 sowie einen zweiten Verdichter 16 umfasst. Der Luftkompressor 12 ist dabei insbesondere hinsichtlich seiner Dimensionierung und seines Gewichts gemäß einem zweistufigen Luftkompressor ausgebildet, so dass der Luftkompressor 12 ein sehr geringes Gewicht und einen sehr geringen Bauraumbedarf aber gleichzeitig eine sehr hohe Leistungsfähigkeit, insbesondere Förderleistung, aufweist. Ein weiterer Vorteil des Luftkompressors 12 ist, dass er eine sehr große Oberfläche aufweist, die eine sehr gute Abfuhr von Wärme und eine daraus resultierende sehr gute Kühlung ermöglicht.This includes the air compression device 10 an air compressor 12 , which is a first compressor 14 and a second compressor 16 includes. The air compressor 12 is designed in particular with regard to its dimensions and its weight according to a two-stage air compressor, so that the air compressor 12 a very low weight and a very small space requirement but at the same time a very high performance, in particular capacity has. Another advantage of the air compressor 12 is that he has a very large surface, which is a very good dissipation of heat and a resulting very good cooling allows.

Des Weiteren umfasst der Luftkompressor 12 ein Magnetventil 18, welches gemäß einem Richtungspfeil 20 schaltbar ist. Mittels des Magnetventils 18 sind die Verdichter 14 und 16 zwischen einem seriell zueinander geschalteten Betriebszustand, in welchem eine zweistufige Verdichtung der Luft durchgeführt wird, und einem parallel zueinander geschalteten Betriebszustand, in welchem eine einstufige Verdichtung durch beide Verdichter 14 und 16 durchgeführt wird, umschaltbar, was im Folgenden erläutert wird.Furthermore, the air compressor includes 12 a solenoid valve 18 , which according to a directional arrow 20 is switchable. By means of the solenoid valve 18 are the compressors 14 and 16 between a serially connected operating state, in which a two-stage compression of the air is performed, and a parallel operating state, in which a single-stage compression by both compressors 14 and 16 is switchable, which will be explained below.

Eine Verbrennungskraftmaschine des Nutzkraftwagens saugt Luft aus der Umgebung gemäß einem Richtungspfeil 22 an, welche einen Ansaugtrakt des Nutzkraftwagens durchströmt, in welchem ein Verdichter 24 eines Abgasturboladers angeordnet ist. Der Verdichter 24 wird dabei beispielsweise von einer in einem Abgastrakt des Nutzkraftwagens angeordneten und von Abgas der Verbrennungskraftmaschine antreibbaren Turbine angetrieben und von der angesaugten Luft angeströmt. Mittels des Verdichters 24 wird die Luft verdichtet und erwärmt. Nach erfolgter Verdichtung strömt die Luft gemäß einem Richtungspfeil 26 aus dem Verdichter 24 und wird einem Ladeluftkühler 28 zugeführt, welcher die verdichtete und erwärmte Luft kühlt, um damit den Verdichter- bzw. Aufladegrad der Luft weiter zu steigern.An internal combustion engine of the utility vehicle sucks air from the environment according to a directional arrow 22 on, which flows through an intake tract of the utility vehicle, in which a compressor 24 an exhaust gas turbocharger is arranged. The compressor 24 In this case, for example, it is driven by a turbine arranged in an exhaust tract of the commercial vehicle and driven by exhaust gas of the internal combustion engine, and is flown by the sucked-in air. By means of the compressor 24 The air is compressed and heated. After compaction, the air flows according to a directional arrow 26 from the compressor 24 and becomes a charge air cooler 28 fed, which cools the compressed and heated air, so as to increase the compressor or Aufladegrad the air on.

Ein Hauptstrom dieser verdichteten und gekühlten Luft, welche auch als Ladeluft bezeichnet wird, wird dann gemäß einem Richtungspfeil 30 der beispielsweise als Dieselmotor ausgebildeten Verbrennungskraftmaschine zugeführt, bei welcher sie in als Zylinder ausgebildeten Brennräume einströmt und mit Kraftstoff beaufschlagt wird, woran sich eine Verbrennung eines so gebildeten Luft-Kraftstoff-Gemisches anschließt. Daraus resultiert das Abgas, mittels welchem die Turbine und darüber der Verdichter 24 antreibbar ist.A main flow of this compressed and cooled air, which is also referred to as charge air, is then according to a directional arrow 30 for example, designed as a diesel engine internal combustion engine, in which it flows into cylinders designed as combustion chambers and is supplied with fuel, followed by combustion of an air-fuel mixture thus formed is followed. This results in the exhaust gas, by means of which the turbine and above the compressor 24 is drivable.

Von einem den Ladeluftkühler 28 abströmenden Gesamtstrom der gekühlten und verdichteten Luft wird auch ein im Vergleich zum Hauptstrom geringerer Teilstrom abgezweigt und je nach Betriebszustand zunächst dem Verdichter 14 oder den Verdichtern 14 und 16 zugeführt.From a the intercooler 28 outgoing total flow of cooled and compressed air is diverted also a smaller compared to the main flow partial flow and depending on the operating condition, first the compressor 14 or the compressors 14 and 16 fed.

Ist das Magnetventil 18 in einen ersten Zustand A geschaltet, so ist ein Luftleitungsteil 34 mit einem Luftleitungsteil 36 und ein Luftleitungsteil 38 mit einem Luftleitungsteil 40 fluidisch verbunden. Dies bewirkt, dass die Verdichter 14 und 16 parallel zueinander geschaltet sind. Dabei wird ein erster Teilstrom des Gesamtstroms der gekühlten und verdichteten Luft gemäß Richtungspfeilen 32 sowohl dem Verdichter 14 als auch gemäß Richtungspfeilen 42 parallel dem Verdichter 16 zugeführt, so dass die Verdichter 14 und 16 die von dem Verdichter 24 vorverdichtete und mittels des Ladeluftkühlers 28 gekühlte Luft parallel und einstufig verdichten.Is the solenoid valve 18 switched to a first state A, so is an air line part 34 with an air duct part 36 and an air duct part 38 with an air duct part 40 fluidly connected. This causes the compressors 14 and 16 are connected in parallel to each other. In this case, a first partial flow of the total flow of cooled and compressed air according to directional arrows 32 both the compressor 14 as well as according to directional arrows 42 parallel to the compressor 16 fed so that the compressor 14 and 16 that of the compressor 24 pre-compressed and by means of the intercooler 28 compress cooled air in parallel and in one stage.

Die von dem Verdichter 14 verdichtete Luft strömt gemäß einem Richtungspfeil 44 von diesem ab und wird einem stromab des Verdichters 14 angeordneten Kühler 46 zugeführt, welcher die von dem Verdichter 14 verdichtete und dadurch erwärmte Luft wieder kühlt, wonach die gekühlte Luft gemäß einem Richtungspfeil 48 von dem Kühler 46 abströmt.The of the compressor 14 compressed air flows according to a directional arrow 44 from this and will be one downstream of the compressor 14 arranged radiator 46 which is supplied by the compressor 14 cooled and thus heated air cools again, after which the cooled air according to a directional arrow 48 from the radiator 46 flows.

Die den Verdichter 16 gemäß den Richtungspfeilen 42 zugeführte Luft wird von dem Verdichter 16 ebenso verdichtet und dadurch erwärmt, wonach sie gemäß einem Richtungspfeil 50 den Verdichter 16 abströmt. Die von dem Verdichter 14 verdichtete und mittels des Kühlers 46 gekühlte Luft sowie die von dem Verdichter 16 verdichtete Luft strömen an einer Verbindungsstelle 52 zu einem Gesamtstrom zusammen. Dieser Gesamtstrom wird dann einem weiteren Kühler 54 zugeführt, welcher den Gesamtstrom kühlt.The compressor 16 according to the directional arrows 42 supplied air is from the compressor 16 also compressed and thus heated, after which they move according to a directional arrow 50 the compressor 16 flows. The of the compressor 14 compressed and by means of the cooler 46 cooled air as well as that of the compressor 16 compressed air flows at a junction 52 to a total flow together. This total flow then becomes another cooler 54 fed, which cools the total flow.

Ist das Magnetventil 18 in einen zweiten Zustand B geschaltet, so sind dadurch die Verdichter 14 und 16 seriell zueinander geschaltet. Aus der Figur geht hervor, dass in dem seriell zueinander geschalteten Betriebszustand das Leitungsteil 34 mit dem Leitungsteil 42 fluidisch verbunden ist, während das Leitungsteil 38 durch eine Sperreinrichtung 56 fluidisch versperrt ist. Somit wird ein Teilstrom des Gesamtstroms der von dem Verdichter 24 verdichteten und mittels des Ladeluftkühlers 28 gekühlten Luft zunächst gemäß den Richtungspfeilen 32 lediglich dem Verdichter 14 als erste Stufe zugeführt, welcher auf die geschilderte Art und Weise die Luft zunächst verdichtet, welche dann von dem Kühler 46 gekühlt wird. Die verdichtete und gekühlte Luft wird dann allerdings gemäß dem Richtungspfeil 42 über die Leitungsteile 34 und 40 dem Verdichter 16 als zweite Stufe zugeführt, welcher die Luft weiter verdichtet. Der Kühler 46 fungiert dabei als Zwischenkühler, da er stromab des Verdichters und stromauf des Verdichters 16 angeordnet ist und die dem Verdichter 16 zuzuführende Luft kühlt.Is the solenoid valve 18 switched to a second state B, so they are the compressor 14 and 16 connected in series with each other. From the figure shows that in the serially connected operating state, the line part 34 with the line part 42 fluidly connected while the conduit part 38 through a locking device 56 is fluidly locked. Thus, a partial flow of the total flow is that of the compressor 24 compressed and by means of the intercooler 28 cooled air first according to the directional arrows 32 only the compressor 14 supplied as a first stage, which initially compressed in the manner described, the air, which then from the radiator 46 is cooled. The compressed and cooled air then becomes according to the directional arrow 42 over the pipe parts 34 and 40 the compressor 16 supplied as a second stage, which further compresses the air. The cooler 46 acts as an intercooler, as it is downstream of the compressor and upstream of the compressor 16 is arranged and the the compressor 16 air to be supplied cools.

Die von dem Verdichter 16 als zweite Stufe verdichtete Luft wird dann über die Verbindungsstelle 52 dem Kühler 54 zugeführt, mittels welchem sie wieder gekühlt wird. Die Luftverdichtungseinrichtung 10 umfasst ferner ein Abschaltventil 58, welches gemäß einem Richtungspfeil 60 zwischen zwei Zuständen C und D schaltbar ist. In dem ersten Zustand C strömt die Luft den Kühler 54 ab und gemäß einem Richtungspfeil 62 zu der Druckluftanlage, wobei sie beispielsweise der Betriebsbremseinrichtung und/oder der Luftfedereinrichtung zugeführt wird und/oder gegebenenfalls in einem Kessel gespeichert wird.The of the compressor 16 Air compressed as a second stage is then passed over the junction 52 the radiator 54 fed, by means of which it is cooled again. The air compressor 10 further includes a shut-off valve 58 , which according to a directional arrow 60 between two states C and D is switchable. In the first state C, the air flows through the radiator 54 off and according to a directional arrow 62 to the compressed air system, wherein it is supplied, for example, the service brake device and / or the air spring device and / or optionally stored in a boiler.

In dem Zustand D wird die den Kühler 54 abströmende Luft über eine Rückführleitung 64 gemäß Richtungspfeilen 66 zu einer Einleitstelle 68 zurückgeleitet, wobei die Einleitstelle 68, wie der Figur zu entnehmen ist, stromab des Verdichters 24 und stromauf des Ladeluftkühlers 28 angeordnet ist. Dadurch kann die rückgeführte Luft mittels des Ladeluftkühlers 28 vorteilhafterweise gekühlt werden. In the state D becomes the cooler 54 outgoing air via a return line 64 according to directional arrows 66 to a discharge point 68 returned, with the discharge point 68 as the figure can be seen, downstream of the compressor 24 and upstream of the intercooler 28 is arranged. This allows the recirculated air by means of the intercooler 28 be advantageously cooled.

Die Luftverdichtungseinrichtung 10 weist einen besonders effizienten Betrieb auf infolge der Umschaltbarkeit des Luftkompressors 12 bzw. der Verdichter 14 und 16 auf. Ein weiterer, den effizienten Betrieb begünstigender Aspekt ist, dass (je nach Betriebszustand) dem Verdichter 14 oder den Verdichtern 14 und 16 die Luft stromab des Ladeluftkühlers 28 zugeführt wird, die dadurch so mittels des Verdichters 24 vorverdichtet als auch mittels des Ladeluftkühlers 28 rückgekühlt ist, was die Verdichterarbeit der Verdichter 14 und 16 und damit die Leistungsaufnahme sowie den Energiebedarf des Luftkompressors 12 besonders gering hält.The air compressor 10 has a particularly efficient operation due to the switchability of the air compressor 12 or the compressor 14 and 16 on. Another aspect that favors efficient operation is that (depending on the operating condition) the compressor 14 or the compressors 14 and 16 the air downstream of the intercooler 28 is supplied, thereby by means of the compressor 24 pre-compressed as well as by means of the intercooler 28 is recooled, what the compressor work of the compressor 14 and 16 and thus the power consumption and the energy consumption of the air compressor 12 keeps very low.

Alternativ kann beispielsweise im parallel zueinander geschalteten Betriebszustand die Zusammenführung zu einem Gesamtluftstrom, welche in der Figur an der Verbindungsstelle 52 erfolgt, auch stromab des Kühlers 54 erfolgen. Dann ist jedem der beiden Verdichter 14 und 16 sein eigener Kühler zugeordnet, welcher auf die jeweiligen Volumenströme der beiden Verdichter 14 und 16 abgestimmt ist. Dazu wird das Leitungsteil 36 nicht zur Verbindungsstelle 52 sondern zu einer Verbindungsstelle stromab des Kühlers 54 geführt, welche in der Figur durch den Punkt stromab des Kühlers 54 angedeutet ist.Alternatively, for example, in the operating state connected in parallel, the merging into a total air flow, which in the figure at the connection point 52 takes place, also downstream of the radiator 54 respectively. Then each of the two compressors 14 and 16 its own radiator assigned, which on the respective volume flows of the two compressors 14 and 16 is tuned. For this purpose, the line part 36 not to the connection point 52 but to a junction downstream of the radiator 54 guided, which in the figure by the point downstream of the radiator 54 is indicated.

Der quasi differenzlose Leerlaufbetrieb wird (mittels der Rückführleitung 64) im parallel zueinander geschalteten Betriebszustand wahrscheinlich verlustärmer realisiert, als im Seriellbetrieb. Im letzteren würde der größere Volumenstrom des (größeren) Verdichters 14 aufs das kleinere Schluckvolumen (kleineren) Verdichters 16 treffen. Dies hätte eine Druckerhöhung zur Folge, die nach dem Verdichter 16 wieder verpufft und somit eine erhöhte Arbeitsaufnahme der Verdichter.The quasi-differential idling operation is (by means of the return line 64 ) realized in parallel operating condition probably lossy, as in the serial mode. In the latter, the larger volume flow of the (larger) compressor 14 on the smaller displacement (smaller) compressor 16 to meet. This would result in an increase in pressure after the compressor 16 again fizzle and thus increased work absorption of the compressor.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • DE 2008026023 A1 [0002] DE 2008026023 A1 [0002]

Claims (9)

Luftverdichtungseinrichtung (10) für einen Kraftwagen, insbesondere einen Nutzkraftwagen, mit einem Luftkompressor (12), mittels welchem Luft für eine Druckluftanlage des Kraftwagens zu verdichten ist, und mit einem Verdichter (24) einer Aufladeeinrichtung, insbesondere eines Abgasturboladers, mittels welchem einer Verbrennungskraftmaschine des Kraftwagens zuzuführende Luft verdichtbar ist, wobei die von dem Verdichter (24) der Aufladeeinrichtung verdichtete Luft zumindest teilweise dem Luftkompressor (12) zuführbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass stromab des Verdichters (24) der Aufladeeinrichtung und stromauf des Luftkompressors (12) eine Kühleinrichtung (28) angeordnet ist, mittels welcher die von dem Verdichter (24) verdichtete und dem Luftkompressor (12) zuzuführende Luft kühlbar ist.Air compressing device ( 10 ) for a motor vehicle, in particular a commercial vehicle, with an air compressor ( 12 ), by means of which air is to be compressed for a compressed air system of the motor vehicle, and with a compressor ( 24 ) a charging device, in particular an exhaust gas turbocharger, by means of which an internal combustion engine of the motor vehicle to be supplied air is compressible, wherein the of the compressor ( 24 ) of the supercharger compressed air at least partially the air compressor ( 12 ), characterized in that downstream of the compressor ( 24 ) of the charging device and upstream of the air compressor ( 12 ) a cooling device ( 28 ) is arranged, by means of which the of the compressor ( 24 ) compressed and the air compressor ( 12 ) supplied air is coolable. Luftverdichtungseinrichtung (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Luftkompressor (12) einen ersten Verdichter (14) und wenigstens einen zweiten Verdichter (16) zum Verdichten der Luft umfasst.Air compressing device ( 10 ) according to claim 1, characterized in that the air compressor ( 12 ) a first compressor ( 14 ) and at least one second compressor ( 16 ) for compressing the air. Luftverdichtungseinrichtung (10) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Verdichter (14, 16) des Luftkompressors (12) zum Verdichten der Luft wahlweise zwischen einem seriell zueinander geschalteten Betriebszustand und einem parallel zueinander geschalteten Betriebszustand umschaltbar sind.Air compressing device ( 10 ) according to claim 2, characterized in that the compressors ( 14 . 16 ) of the air compressor ( 12 ) are selectively switchable for compressing the air between a serially connected operating state and a parallel operating state. Luftverdichtungseinrichtung (10) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Verdichter (14, 16) des Luftkompressors (12) mittels einer Ventileinrichtung (18), insbesondere eines Magnetventils (18), zwischen den Betriebszuständen umschaltbar sind.Air compressing device ( 10 ) according to claim 3, characterized in that the compressors ( 14 . 16 ) of the air compressor ( 12 ) by means of a valve device ( 18 ), in particular a solenoid valve ( 18 ), are switchable between the operating states. Luftverdichtungseinrichtung (10) nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass stromab eines der Verdichter (14, 16) und stromauf des anderen Verdichters (14, 16) des Luftkompressors (12) eine Kühleinrichtung (40) angeordnet ist, mittels welcher die von dem einen Verdichter (14, 16) verdichtete Luft kühlbar ist.Air compressing device ( 10 ) according to one of claims 2 to 4, characterized in that downstream of one of the compressors ( 14 . 16 ) and upstream of the other compressor ( 14 . 16 ) of the air compressor ( 12 ) a cooling device ( 40 ) is arranged, by means of which by the one compressor ( 14 . 16 ) compressed air is coolable. Luftverdichtungsanordnung (10) nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass stromab beider Verdichter (14, 16) des Luftkompressors (12) eine Kühleinrichtung (34) angeordnet ist, mittels welcher die verdichtete Luft kühlbar ist.Air compression arrangement ( 10 ) according to one of claims 2 to 5, characterized in that downstream of both compressors ( 14 . 16 ) of the air compressor ( 12 ) a cooling device ( 34 ) is arranged, by means of which the compressed air is coolable. Luftverdichtungsanordnung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Rückführleitung (64) vorgesehen ist, mittels welcher verdichtete Luft von stromab des Luftkompressors (12) zu stromauf des Luftkompressors (12) rückführbar ist.Air compression arrangement ( 10 ) according to one of the preceding claims, characterized in that a return line ( 64 ) is provided by means of which compressed air from downstream of the air compressor ( 12 ) to upstream of the air compressor ( 12 ) is traceable. Luftverdichtungsanordnung (10) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die verdichtete Luft mittels der Rückführleitung (64) zu stromauf der ersten Kühleinrichtung (28) rückführbar ist.Air compression arrangement ( 10 ) according to claim 7, characterized in that the compressed air by means of the return line ( 64 ) to upstream of the first cooling device ( 28 ) is traceable. Verfahren zum Betreiben einer Luftverdichtungseinrichtung (10) für einen Kraftwagen, insbesondere einen Nutzkraftwagen, bei welchem mittels eines Luftkompressors (12) Luft für eine Druckluftanlage des Kraftwagens verdichtet wird, und bei welchem mittels eines Verdichters (24) einer Aufladeeinrichtung, insbesondere eines Abgasturboladers, einer Verbrennungskraftmaschine des Kraftwagens zuzuführende Luft verdichtet wird, wobei die von dem Verdichter (24) der Aufladeeinrichtung verdichtete Luft zumindest teilweise dem Luftkompressor (12) zugeführt wird, dadurch gekennzeichnet, dass die von dem Verdichter (24) der Aufladeeinrichtung verdichtete und dem Luftkompressor (12) zuzuführende Luft mittels einer stromab des Verdichters (24) der Aufladeeinrichtung und stromauf des Luftkompressors (12) angeordneten Kühleinrichtung (28) gekühlt wird.Method for operating an air compression device ( 10 ) for a motor vehicle, in particular a commercial vehicle, in which by means of an air compressor ( 12 ) Compressed air for a compressed air system of the motor vehicle, and in which by means of a compressor ( 24 ) a supercharging device, in particular an exhaust gas turbocharger, an internal combustion engine of the motor vehicle to be supplied air is compressed, wherein the of the compressor ( 24 ) of the supercharger compressed air at least partially the air compressor ( 12 ), characterized in that that of the compressor ( 24 ) of the supercharger and the air compressor ( 12 ) to be supplied by means of a downstream of the compressor ( 24 ) of the charging device and upstream of the air compressor ( 12 ) arranged cooling device ( 28 ) is cooled.
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