Die Erfindung betrifft einen Kompressor zum Verdichten von Luft, insbesondere für einen Kraftwagen, gemäß dem Oberbegriff von Patentanspruch 1.The invention relates to a compressor for compressing air, in particular for a motor vehicle, according to the preamble of patent claim 1.
Ein solcher Kompressor zum Verdichten von Luft, insbesondere für einen Kraftwagen, wird auch als Luftkompressor oder Luftpresser bezeichnet und ist beispielsweise der DE 34 46 096 A1 als bekannt zu entnehmen. Der Kompressor weist wenigstens einen Verdichtungsraum auf, in welchem ein Kolben translatorisch bewegbar anordenbar ist. Der Kolben dient dabei zum Ansaugen der Luft in dem Verdichtungsraum sowie zum Verdichten der angesaugten Luft. Ferner weist der Kompressor wenigstens einen Saugraum auf, über welchen die Luft mittels des Kolbens in den Verdichtungsraum ansaugbar ist. Außerdem weist der Kompressor wenigstens einen dem Saugraum zugeordneten Sauganschluss auf, über welchen die Luft in den Saugraum einführbar ist. Mit anderen Worten, befindet sich der Kolben in seiner Ansaugphase im Rahmen eines Förderbetriebs des Kompressors, so wird mittels des Kolbens Luft beispielsweise aus der Umgebung angesaugt. Die Luft strömt zunächst durch den Sauganschluss und über diesen in den Saugraum. Des Weiteren strömt die Luft aus dem Saugraum in den Verdichtungsraum. An die Ansaugphase schließt sich eine Verdichtungsphase des Kolbens an, in welcher die in den Saugraum eingesaugte Luft mittels des Kolbens verdichtet wird.Such a compressor for compressing air, in particular for a motor vehicle, is also referred to as an air compressor or air compressor and is for example the DE 34 46 096 A1 to be known as known. The compressor has at least one compression space, in which a piston can be arranged in a translationally movable manner. The piston serves to suck the air in the compression space and to compress the sucked air. Furthermore, the compressor has at least one suction space, via which the air can be sucked into the compression space by means of the piston. In addition, the compressor has at least one suction connection associated with the suction port, via which the air is introduced into the suction chamber. In other words, if the piston is in its intake phase during a delivery operation of the compressor, air is drawn in, for example, from the environment by means of the piston. The air first flows through the suction connection and via this into the suction chamber. Furthermore, the air flows from the suction chamber into the compression chamber. The suction phase is followed by a compression phase of the piston, in which the air sucked into the suction chamber is compressed by means of the piston.
Schließlich umfasst der Kompressor eine Ventileinrichtung, welche zwischen einer den Verdichtungsraum vom Saugraum fluidisch trennenden Schließstellung und wenigstens einer Offenstellung, in welcher der Verdichtungsraum mit dem Saugraum fluidisch verbunden ist, verstellbar ist. Die Ventileinrichtung ist dabei zusätzlich zu einem Einlassventil vorgesehen, über welches die Luft aus dem Saugraum im Förderbetrieb des Kompressors und in der Ansaugphase des Kolbens in den Verdichtungsraum einströmen kann. Das Einlassventil ist beispielsweise als Rückschlagventil ausgebildet, welches in Richtung des Verdichtungsraums öffnet und somit ein Strömen der Luft aus dem Saugraum in den Verdichtungsraum zulässt, jedoch in Richtung des Saugraumes sperrt und somit ein Strömen der Luft aus dem Verdichtungsraum in den Saugraum unterbindet.Finally, the compressor comprises a valve device which is adjustable between a closing position fluidically separating the compression chamber from the suction chamber and at least one open position in which the compression chamber is fluidically connected to the suction chamber. The valve device is provided in addition to an inlet valve, via which the air from the suction chamber in the conveying operation of the compressor and in the suction phase of the piston can flow into the compression space. The inlet valve is formed, for example, as a check valve which opens in the direction of the compression chamber and thus allows a flow of air from the suction chamber into the compression chamber, but blocks in the direction of the suction chamber and thus prevents flow of air from the compression chamber into the suction chamber.
Während des Förderbetriebs des Kompressors ist und bleibt die Ventileinrichtung in ihrer Schließstellung, sodass die Luft mittels des Kolbens über das Einlassventil in den Verdichtungsraum eingesaugt und anschließend verdichtet werden kann, wobei das Einlassventil in der Ansaugphase des Kolbens öffnet und ein Strömen der Luft aus dem Saugraum in den Verdichtungsraum zulässt. Während der Verdichtungsphase des Kolbens sperrt das Einlassventil, sodass die Luft nicht aus dem Verdichtungsraum in den Saugraum strömen sondern mittels des Kolbens verdichtet werden kann. Da während des Förderbetriebs auch die Ventileinrichtung geschlossen ist, wird die Luft mittels des Kolbens effektiv verdichtet und kann beispielsweise einem Drucklufttank zugeführt und in dem Drucklufttank gespeichert werden. In einem Leerlaufbetrieb des Kompressors ist die Ventileinrichtung geöffnet, das heißt die Ventileinrichtung befindet sich während des Leerlaufbetriebs in ihrer Offenstellung, sodass der Kolben Luft über die geöffnete Ventileinrichtung aus dem Saugraum in den Verdichtungsraum ansaugt sowie aus dem Verdichtungsraum in den Saugraum ausschiebt. Hierbei bleibt das Einlassventil jeweils geschlossen, da beispielsweise ein durch das Ansaugen der Luft aus dem Saugraum in den Verdichtungsraum mittels des Kolbens bewirkter Unterdruck nicht ausreicht, um das Einlassventil zu öffnen.During the conveying operation of the compressor, the valve device is and remains in its closed position, so that the air can be sucked by means of the piston via the inlet valve in the compression chamber and then compressed, wherein the inlet valve opens in the suction phase of the piston and a flow of air from the suction chamber in the compression space permits. During the compression phase of the piston locks the inlet valve, so that the air can not flow out of the compression chamber in the suction chamber but can be compressed by means of the piston. Since during the conveying operation, the valve device is closed, the air is effectively compressed by means of the piston and can for example be supplied to a compressed air tank and stored in the compressed air tank. In an idling operation of the compressor, the valve device is open, that is, the valve means is in idle mode in its open position, so that the piston sucks air through the open valve means from the suction chamber into the compression chamber and ausschiebt from the compression chamber into the suction chamber. In this case, the inlet valve remains closed, for example, because of the suction of the air from the suction chamber into the compression chamber by means of the piston effected negative pressure is insufficient to open the inlet valve.
Der Kompressor der DE 34 46 096 A1 weist somit eine sogenannte Open-Inlet-Architektur auf, sodass der Kompressor in seinem Leerlaufbetrieb besonders energiegünstig angetrieben werden kann. Der Kompressor wird beispielsweise von einer Verbrennungskraftmaschine des Kraftwagens angetrieben. Da im Leerlaufbetrieb die Ventileinrichtung geöffnet ist, kann der Kompressor von der Verbrennungskraftmaschine besonders energiegünstig angetrieben werden, sodass der Kraftstoffverbrauch der Verbrennungskraftmaschine besonders gering gehalten werden kann. Mit anderen Worten lässt sich durch die Open-Inlet-Architektur ein guter beziehungsweise geringer Leerlaufverbrauch des Kompressors realisieren. Es hat sich jedoch gezeigt, dass es zu einer relativ hohen Schmiermittelübertritt beziehungsweise Schmiermittelverbrauch kommen kann. Ein solches Schmiermittel insbesondere in Form von Öl wird beispielsweise verwendet, um den Kolben zu schmieren.The compressor of DE 34 46 096 A1 thus has a so-called open-inlet architecture, so that the compressor can be driven particularly energiegünstig in idle mode. The compressor is driven for example by an internal combustion engine of the motor vehicle. Since the valve device is open in idle mode, the compressor of the internal combustion engine can be driven particularly energiegünstig, so that the fuel consumption of the internal combustion engine can be kept very low. In other words, a good or low idle consumption of the compressor can be realized by the open-inlet architecture. However, it has been shown that it can lead to a relatively high lubricant transfer or lubricant consumption. Such a lubricant, especially in the form of oil, is used, for example, to lubricate the piston.
Zur Realisierung eines geringen Leerlaufverbrauchs sowie eines geringen Ölverbrauchs ist es bekannt, die sogenannte Closed-Room-Architektur bei einem Kompressor einzusetzen, wobei diese Closed-Room-Architektur beispielsweise der DE 10 2008 005 435 A1 als bekannt zu entnehmen ist. Bei der Closed-Room-Architektur kommt ein zusätzlich zum Verdichtungsraum und zum Saugraum vorgesehener, sogenannter Schadraum zum Einsatz, welcher von dem Saugraum getrennt ist. Hierbei ist die Ventileinrichtung dem Schadraum zugeordnet, wobei der Schadraum in der Schließstellung der Ventileinrichtung fluidisch von dem Saugraum getrennt ist. In der Offenstellung der Ventileinrichtung ist der Schadraum fluidisch mit dem Saugraum verbunden. Diese Closed-Room-Architektur weist jedoch den Nachteil auf, dass der Kompressor gegenüber der Open-Inlet-Architektur einen höheren Bauraumbedarf aufweist.To realize a low idle consumption and a low oil consumption, it is known to use the so-called closed-room architecture in a compressor, this closed-room architecture, for example, the DE 10 2008 005 435 A1 to be known as known. In the closed-room architecture, in addition to the compression chamber and the suction chamber provided, so-called dead space is used, which is separated from the suction chamber. Here, the valve device is associated with the dead space, wherein the dead space in the closed position of the valve device is fluidly separated from the suction chamber. In the open position of the valve device, the dead space is fluidically connected to the suction chamber. However, this closed-room architecture has the disadvantage that the compressor has a greater space requirement compared to the open-inlet architecture.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, einen Kompressor der eingangs genannten Art derart weiterzuentwickeln, dass der Bauraumbedarf des Kompressors sowie der Schmiermittelübertritt besonders gering gehalten werden können bei gleichzeitiger Realisierung eines nur geringen Leerlaufverbrauchs. Object of the present invention is therefore to develop a compressor of the type mentioned in such a way that the space requirement of the compressor and the lubricant transfer can be kept particularly low while achieving a low idle consumption.
Diese Aufgabe wird durch einen Kompressor mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen mit zweckmäßigen Weiterbildungen der Erfindung sind in den übrigen Ansprüchen angegeben.This object is achieved by a compressor having the features of patent claim 1. Advantageous embodiments with expedient developments of the invention are specified in the remaining claims.
Um einen Kompressor der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 angegebenen Art derart weiterzuentwickeln, dass der Bauraumbedarf des Kompressors und der Schmiermittelverbrauch besonders gering gehalten werden können bei gleichzeitiger Realisierung eines geringen Leerlaufverbrauchs ist erfindungsgemäß ein von der Ventileinrichtung unterschiedliches, zusätzliches Ventilelement vorgesehen, welches zwischen einer den Sauganschluss fluidisch versperrenden Sperrstellung und wenigstens einer den Sauganschluss freigebenden Freigabestellung verstellbar ist. Durch den Einsatz des von der Ventileinrichtung unterschiedlichen und zusätzlich zu der Ventileinrichtung zum vorgesehenen Ventilelements ist es möglich, die Vorteile sowohl der zuvor genannten Open-Inlet-Architektur als auch der zuvor genannten Closed-Room-Architektur zu nutzen.In order to develop a compressor specified in the preamble of claim 1 type such that the space requirements of the compressor and the lubricant consumption can be kept particularly low while achieving a low idle consumption according to the invention a different from the valve means, additional valve element is provided which between a suction port fluidly blocking position and at least one releasing the suction port release position is adjustable. By using the different from the valve device and in addition to the valve means for the intended valve element, it is possible to take advantage of both the aforementioned open-inlet architecture and the aforementioned closed-room architecture.
Bei Lastlauf, das heißt während des Förderbetriebs beziehungsweise der Förderphase des Kompressors befindet sich das Ventilelement vorzugsweise in seiner Freigabestellung, wobei sich die Ventileinrichtung vorzugsweise in ihrer Schließstellung befindet. Hierdurch können ein besonders hohes Ansaugvolumen und eine zumindest im Wesentlichen optimale Volumennutzung realisiert werden. Ferner ist es vorzugsweise vorgesehen, dass sich das Ventilelement während des Leerlaufs, das heißt während des Leerlaufbetriebs oder während der Nicht-Förderphase des Kompressors in der Sperrstellung befindet, wären sich die Ventileinrichtung vorzugsweise in ihrer Offenstellung befindet. Hierdurch kann der Schmiermittelverbrauch besonders gering gehalten werden. Ferner können unerwünschte Pulsationen und daraus resultierende, unerwünschte Geräusche vermieden werden, sodass sich auch ein besonders vorteilhaftes Geräuschverhalten des Kompressors realisieren lässt.During load operation, that is, during the conveying operation or the delivery phase of the compressor, the valve element is preferably in its release position, wherein the valve device is preferably in its closed position. As a result, a particularly high intake volume and at least substantially optimal volume utilization can be realized. Furthermore, it is preferably provided that the valve element is in the blocking position during idling, that is to say during idling operation or during the non-delivery phase of the compressor, the valve device would preferably be in its open position. As a result, the lubricant consumption can be kept very low. Furthermore, unwanted pulsations and resulting unwanted noise can be avoided, so that a particularly advantageous noise behavior of the compressor can be realized.
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:The drawing shows in:
1 ausschnittsweise eine schematische Schnittansicht eines Kompressors gemäß dem Stand der Technik zum Verdichten von Luft, wobei der Kompressor gemäß der Open-Inlet-Architektur ausgestaltet ist; 1 1 is a fragmentary sectional view of a prior art compressor for compressing air, wherein the compressor is configured in accordance with the open-inlet architecture;
2 eine schematische Schnittansicht eines Kompressors gemäß dem Stand der Technik zum Verdichten von Luft, wobei der Kompressor gemäß der Closed-Room-Architektur ausgestaltet ist; und 2 a schematic sectional view of a compressor according to the prior art for compressing air, wherein the compressor is designed according to the closed-room architecture; and
3a, b jeweils ausschnittsweise eine schematische Schnittansicht eines Kompressors zum Verdichten von Luft, wobei der Kompressor eine zwischen einer Schließstellung und wenigstens einer Offenstellung verstellbare Ventileinrichtung sowie ein von der Ventileinrichtung unterschiedliches und zusätzlich zu der Ventileinrichtung vorgesehenes Ventilelement umfasst, welches zwischen einer Sperrstellung und wenigstens einer Freigabestellung verstellbar ist. 3a , b in each case a schematic sectional view of a compressor for compressing air, wherein the compressor comprises a valve device which is adjustable between a closed position and at least one open position and a valve element which is different from the valve device and provided in addition to the valve device, which between a blocking position and at least one release position is adjustable.
In den Fig. sind gleiche oder funktionsgleiche Elemente mit gleichen Bezugszeichen versehen.In the figures, the same or functionally identical elements are provided with the same reference numerals.
1 zeigt in einer schematischen Schnittansicht einen Kompressor gemäß dem Stand der Technik zum Verdichten von Luft, wobei der Kompressor beispielsweise in einer Druckluftanlage eines Kraftwagens, insbesondere eines Nutzkraftwagens, zum Einsatz kommt. Die mittels des Kompressors verdichtete Luft kann beispielsweise wenigstens in einem Drucklufttank gespeichert und zum Betätigen einer Betriebsbremsanlage des Kraftwagens verwendet werden. 1 shows a schematic sectional view of a compressor according to the prior art for compressing air, wherein the compressor is used for example in a compressed air system of a motor vehicle, in particular a commercial vehicle. The compressed air by means of the compressor can be stored, for example, at least in a compressed air tank and used to actuate a service brake system of the motor vehicle.
Der Kompressor weist wenigstens einen Verdichtungsraum 10 sowie einen Kolben 12 auf, welcher in dem Verdichtungsraum 10 translatorisch bewegbar aufgenommen ist. Dem Kolben 12 ist ein in 1 ausschnittsweise erkennbares Pleuel 14 zugeordnet, welches über einen Kolbenbolzen 16 gelenkig mit dem Kolben 12 verbunden ist. Das Pleuel 14 ist ferner an einem Hubzapfen einer Welle drehbar gelagert, wobei die Welle – wie in 1 durch einen Richtungspfeil 18 veranschaulicht ist – um eine Drehachse drehbar ist. Durch diese gelenkige Kopplung des Kolbens 12 über das Pleuel 14 mit der Welle werden rotatorische Bewegungen der Welle in translatorische Aufwärts- und Abwärtsbewegungen des Kolbens 12 im Verdichtungsraum 10 umgewandelt.The compressor has at least one compression space 10 and a piston 12 on which in the compression space 10 is recorded translationally movable. The piston 12 is an in 1 partially recognizable connecting rod 14 assigned, which via a piston pin 16 articulated with the piston 12 connected is. The connecting rod 14 is further rotatably mounted on a crank pin of a shaft, wherein the shaft - as in 1 by a directional arrow 18 is illustrated - is rotatable about a rotation axis. Through this articulated coupling of the piston 12 over the connecting rod 14 with the shaft, rotational movements of the shaft become translational upward and downward movements of the piston 12 in the compression room 10 transformed.
Die Welle ist beispielsweise mit einem Antriebsaggregat insbesondere in Form einer Verbrennungskraftmaschine des Kraftwagens gekoppelt, sodass die Welle und über diese der Kolben 12 beziehungsweise der Kompressor insgesamt von der Verbrennungskraftmaschine antreibbar sind. The shaft is coupled, for example, with a drive unit, in particular in the form of an internal combustion engine of the motor vehicle, so that the shaft and via this the piston 12 or the compressor as a whole can be driven by the internal combustion engine.
Der Verdichtungsraum 10 ist beispielsweise zylinderförmig ausgebildet und weist ein Dach 20 auf. In seiner Ansaugphase bewegt sich der Kolben 12 translatorisch von dem Dach 20 weg. An die Ansaugphase schließt sich eine Verdichtungsphase des Kolbens 12 an, in deren Rahmen ist der Kolben 12 translatorisch auf das Dach 20 zu bewegt. Während der Ansaugphase wird die zu verdichtende Luft mittels des Kolbens 12 in den Verdichtungsraum 10 angesaugt. Im Rahmen der Verdichtungsphase wird die angesaugte Luft mittels des Kolbens 12 komprimiert, das heißt verdichtet.The compression space 10 For example, is cylindrical and has a roof 20 on. In its suction phase, the piston moves 12 translatory from the roof 20 path. The suction phase is followed by a compression phase of the piston 12 in whose frame is the piston 12 translatory to the roof 20 too moved. During the intake phase, the air to be compressed by means of the piston 12 in the compression room 10 sucked. As part of the compression phase, the sucked air by means of the piston 12 compressed, that is compressed.
Aus 1 ist erkennbar, dass der Kompressor ferner einen Saugraum 22 aufweist, welcher über eine als Durchgangsöffnung ausgebildete Überstromöffnung 24 des Daches 20 fluidisch mit dem Verdichtungsraum 10 verbunden ist. Ferner weist der Kompressor wenigstens einen dem Saugraum 22 zugeordneten Sauganschluss 26 auf, über welchen die Luft mittels des Kolbens 12 in den Saugraum 22 angesaugt wird. Mit anderen Worten ist die Luft über den Sauganschluss 26 in den Saugraum 22 ansaugbar.Out 1 it can be seen that the compressor also has a suction chamber 22 which has an overflow opening formed as a passage opening 24 of the roof 20 fluidic with the compression space 10 connected is. Furthermore, the compressor has at least one suction space 22 associated suction port 26 on, over which the air by means of the piston 12 in the suction room 22 is sucked. In other words, the air is above the suction port 26 in the suction room 22 sucked.
Der Überströmöffnung 24 ist eine Ventileinrichtung 28 mit einem ersten Ventilelement 30 zugeordnet. Das Ventilelement 30 ist zwischen einer in 1 nicht dargestellten Schließstellung und wenigstens einer in 1 dargestellte Offenstellung bewegbar. In der Schließstellung ist die Überströmöffnung 24 mittels des Ventilelements 30 fluidisch versperrt, sodass der Saugraum 22 von dem Verdichtungsraum 10 fluidisch getrennt ist. In der Offenstellung gibt das Ventilelement 30 die Überströmöffnung 24 frei, sodass der Saugraum 22 mit dem Verdichtungsraum 10 fluidisch verbunden ist.The overflow opening 24 is a valve device 28 with a first valve element 30 assigned. The valve element 30 is between a in 1 not shown closed position and at least one in 1 shown open position movable. In the closed position is the overflow 24 by means of the valve element 30 fluidly obstructed, so that the suction chamber 22 from the compression room 10 is fluidically isolated. In the open position, the valve element 30 the overflow opening 24 free, so the suction chamber 22 with the compression space 10 is fluidically connected.
Während eines Förderbetriebs des Kompressors, wobei der Förderbetrieb auch als Förderphase oder Lastlauf bezeichnet wird, ist das Ventilelement 30 geschlossen. Der Kompressor umfasst beispielsweise wenigstens ein zusätzlich zu der Ventileinrichtung 28 vorgesehenes und von der Ventileinrichtung 28 unterschiedliches Einlassventil, welches in 1 nicht gezeigt ist. In dem Förderbetrieb, während welchem das Ventilelement 30 geschlossen ist, wird mittels des Kolbens 12 Luft angesaugt, indem sich der Kolben 12 von dem Dach 20 wegbewegt, wobei die Luft zunächst über den Sauganschluss 26 in den Saugraum 22 einströmt. Da während des Förderbetriebs die Überströmöffnung 24 mittels des Ventilelements 30 geschlossen ist, kann die in den Saugraum 22 eingeströmte Luft die Überströmöffnung 24 nicht durchströmen.During a conveying operation of the compressor, wherein the conveying operation is also referred to as conveying phase or load running, the valve element is 30 closed. For example, the compressor includes at least one in addition to the valve device 28 provided and from the valve device 28 different inlet valve, which in 1 not shown. In the conveying operation, during which the valve element 30 is closed, by means of the piston 12 Air sucked in by the piston 12 from the roof 20 moved away, with the air initially through the suction port 26 in the suction room 22 flows. Since during the conveying operation, the overflow 24 by means of the valve element 30 closed, the can in the suction room 22 inflowing air the overflow 24 do not flow through.
Das genannte Einlassventil ist beispielsweise als Rückschlagventil ausgebildet und öffnet in Richtung des Saugraums 10, sodass die Luft aus dem Saugraum 22 in einer ersten Strömungsrichtung über das Einlassventil in den Verdichtungsraum 10 einströmen kann, wenn sich der Kolben 12 in seiner Ansaugphase befindet. Das Einlassventil sperrt jedoch in Richtung des Saugraums 22, sodass die Luft nicht in einer der ersten Strömungsrichtung entgegengesetzten zweiten Strömungsrichtung aus dem Verdichtungsraum 10 zurück in den Saugraum 22 über das Einlassventil strömen kann. Dadurch wird die sich in den Verdichtungsraum 10 befindende Luft mittels des Kolbens 12 verdichtet, wenn sich der Kolben 12 in Richtung des Dachs 22 bewegt, das heißt wenn sich der Kolben 12 in seiner Verdichtungsphase befindet.Said inlet valve is designed for example as a check valve and opens in the direction of the suction chamber 10 so that the air from the suction chamber 22 in a first flow direction via the inlet valve in the compression space 10 can flow in, when the piston 12 is in its suction phase. However, the inlet valve locks in the direction of the suction chamber 22 such that the air does not flow out of the compression space in a second flow direction opposite the first flow direction 10 back to the suction room 22 can flow over the inlet valve. This will turn into the compression chamber 10 located air by means of the piston 12 compressed when the piston 12 in the direction of the roof 22 moved, that is, when the piston 12 is in its condensation phase.
In einem Leerlaufbetrieb des Kompressors, wobei der Leerlaufbetrieb auch als Leerlaufphase oder Nicht-Förderphase bezeichnet wird, befindet sich das Ventilelement 30 in seiner in 1 gezeigten Offenstellung. Während des Leerlaufbetriebs und in der Offenstellung der Ventileinrichtung 28 wird mittels des Kolbens 12 infolge seiner Aufwärts- und Abwärtsbewegungen Luft über den Sauganschluss 26 in den Saugraum 22 und über die Überströmöffnung 24 in den Verdichtungsraum 10 angesaugt sowie aus dem Verdichtungsraum 10 über die offene Überströmöffnung 24 in den Saugraum 22 und weiter in den Sauganschluss 26 beziehungsweise durch diesen hindurch geschoben. Diese durch den Kolben 12 bewirkte Strömungen der Luft sind in 1 durch Richtungspfeile 32 veranschaulicht. Insgesamt ist aus 1 erkennbar, dass der Kompressor gemäß 1 nach der sogenannten Open-Inlet-Architektur ausgebildet ist, sodass der Kompressor von der Verbrennungskraftmaschine während des Leerlaufbetriebs besonders energiegünstig und somit kraftstoffverbrauchsarm angetrieben werden kann. Jedoch kann es zu einem übermäßigen Ölübertritt aus dem Verdichtungsraum 10 in den Sauganschluss 26 kommen, woraus ein übermäßiger Ölverbrauch resultiert.In an idling operation of the compressor, wherein the idling operation is also referred to as idle phase or non-delivery phase, the valve element is located 30 in his in 1 shown open position. During idle operation and in the open position of the valve device 28 is by means of the piston 12 due to its upward and downward movements air over the suction port 26 in the suction room 22 and over the overflow opening 24 in the compression room 10 sucked in and out of the compression chamber 10 over the open overflow opening 24 in the suction room 22 and further into the suction connection 26 or pushed through it. These by the piston 12 caused currents of air are in 1 by directional arrows 32 illustrated. Overall is off 1 recognizable that the compressor according to 1 is designed according to the so-called open-inlet architecture, so that the compressor of the internal combustion engine during idling operation can be driven particularly energiegünstig and thus low fuel consumption. However, there may be excessive oil transfer from the compression chamber 10 in the suction connection 26 come from which results in an excessive oil consumption.
Um den Ölverbrauch gering zu halten sowie gleichzeitig den Kompressor in dessen Leerlaufbetrieb energiegünstig und somit kraftstoffverbrauchsarm von der Verbrennungskraftmaschine antreiben zu können, kann beispielsweise die in 2 veranschaulichte Closed-Room-Architektur zum Einsatz kommen.In order to keep the oil consumption low and at the same time to be able to drive the compressor into its idle mode in an energy-efficient manner and thus with low fuel consumption from the internal combustion engine, the in 2 illustrated closed-room architecture are used.
2 zeigt einen weiteren Kompressor gemäß dem Stand der Technik, der nach der Closed-Room-Architektur ausgebildet ist. Hierbei ist zusätzlich zu dem Saugraum 22 ein sogenannter Schadraum 34 vorgesehen, welcher von dem Saugraum 22 getrennt ist. Auch bei der Closed-Room-Architektur ist die Ventileinrichtung 28 während des Förderbetriebs geschlossen, sodass mittels des Kolbens 12 Luft über das Einlassventil in den Verdichtungsraum 10 angesaugt und verdichtet werden kann, ohne das es hierbei zu einer Strömung zwischen dem Verdichtungsraum 10 und dem Schadraum 34 kommt. 2 shows another compressor according to the prior art, which is designed according to the closed-room architecture. This is in addition to the suction chamber 22 a so-called dead space 34 provided, which of the suction chamber 22 is disconnected. Also in the closed-room architecture is the valve device 28 closed during the conveying operation, so that by means of the piston 12 Air via the inlet valve in the compression chamber 10 can be sucked and compressed, without this leading to a flow between the compression chamber 10 and the dead space 34 comes.
Im Leerlaufbetrieb befindet sich die Ventileinrichtung 28 beziehungsweise das Ventilelement 30 in der Offenstellung sodass – wie in 2 durch Richtungspfeile 32 veranschaulicht ist – mittels des Kolbens 12 die Luft zwischen dem Verdichtungsraum 10 und dem Schadraum 34 hin- und hergefördert beziehungsweise gepumpt wird.In idle mode, the valve device is located 28 or the valve element 30 in the open position so - as in 2 by directional arrows 32 is illustrated - by means of the piston 12 the air between the compression space 10 and the dead space 34 is pumped and pumped back and forth.
Während des Förderbetriebs, während welchem die Ventileinrichtung 28 geschlossen ist, reicht ein durch den Kolben 12 in dessen Ansaugphase bewirkter Unterdruck aus, um das Einlassventil zu öffnen, sodass die Luft aus dem Saugraum 22 über das Einlassventil in den Verdichtungsraum 10 einströmen kann. Da das Einlassventil in Richtung des Saugraums 22 sperrt, kann die Luft beispielsweise während der Verdichtungsphase des Kolbens 12 nicht aus dem Verdichtungsraum 10 über das Einlassventil in den Saugraum 22 einströmen.During the conveying operation, during which the valve device 28 is closed, passes through the piston 12 In the suction phase caused negative pressure to open the inlet valve, so that the air from the suction chamber 22 via the inlet valve into the compression chamber 10 can flow in. As the inlet valve in the direction of the suction chamber 22 locks, the air, for example, during the compression phase of the piston 12 not from the compression room 10 via the inlet valve into the suction chamber 22 flow.
Da während der Leerlaufphase die Ventileinrichtung 28 geöffnet ist, reicht der in der Leerlaufphase durch den Kolben 12 bewirkte Unterdruck nicht aus, um das Einlassventil zu öffnen. Bei der Open-Inlet-Architektur kommt es bei der Ansaugphase des Kolbens 12 somit nicht zu einer Strömung aus dem Saugraum 22 über das Einlassventil in den Verdichtungsraum 10, sondern die Luft strömt aus dem Saugraum 22 durch die Überströmöffnung 24 hindurch in den Verdichtungsraum 10. Das Einlassventil bleibt somit auch während der Ansaugphase des Kolbens 12 geschlossen.Since during the idle phase, the valve device 28 is opened, which extends in the idle phase by the piston 12 did not cause negative pressure to open the inlet valve. The open-inlet architecture involves the intake phase of the piston 12 thus not to a flow from the suction chamber 22 via the inlet valve into the compression chamber 10 but the air flows out of the suction chamber 22 through the overflow opening 24 through into the compression chamber 10 , The inlet valve thus remains during the intake phase of the piston 12 closed.
Auch bei der Closed-Room-Architektur reicht der durch den Kolben 12 während dessen Ansaugphase bewirkte Unterdruck nicht aus, um das Einlassventil zu öffnen. Daher strömt keine Luft aus dem Saugraum 22 über das Einlassventil in den Verdichtungsraum 10, sondern die Luft strömt aus dem Schadraum 34 durch die freigegebene Überströmöffnung 24 hindurch in den Verdichtungsraum 10. Somit bleibt auch bei der Closed-Room-Architektur das Einlassventil während des Leerlaufbetriebs auch in der Verdichtungsphase des Förderbetriebs geschlossen.Even in the closed-room architecture of the piston 12 during its intake phase did not cause negative pressure to open the intake valve. Therefore, no air flows from the suction chamber 22 via the inlet valve into the compression chamber 10 but the air flows out of the dead space 34 through the released overflow opening 24 through into the compression chamber 10 , Thus, even in the closed-room architecture, the intake valve remains closed during idle operation even in the compression phase of the delivery operation.
Aus einer Zusammenschau von 1 mit 2 ist jedoch erkennbar, dass die Closed-Room-Architektur eine wesentlich höhere Komplexität als die Open-Inlet-Architektur aufweist, woraus ein höherer Bauraumbedarf des Kompressors resultiert.From a synopsis of 1 With 2 However, it can be seen that the closed-room architecture has a much higher complexity than the open-inlet architecture, resulting in a higher space requirement of the compressor.
Anhand von 3a und 3b ist nun ein weiter Kompressor zum Verdichten von Luft veranschaulicht, dessen Bauraumbedarf besonders gering ist bei gleichzeitiger Realisierung eines gegenüber der Open-Inlet-Architektur reduzierten Ölverbrauchs und eines gegenüber der Closed-Room-Architektur geringeren Bauraumbedarfs. Ferner kann der Kompressor gemäß 3a und 3b besonders energiegünstig und somit kraftstoffverbrauchsarm im Leerlaufbetrieb von der Verbrennungskraftmaschine angetrieben werden. Mit anderen Worten ermöglicht der Kompressor gemäß 3a und 3b die Realisierung der Vorteile sowohl der Open-Inlet-Architektur als auch der Closed-Room-architektur bei gleichzeitiger Vermeidung von deren Nachteilen. Hierzu ist – wie aus 3a und 3b erkennbar ist – wenigstens ein Ventilelement 36 vorgesehen, welches von der Ventileinrichtung 28 und von dem genannten Einlassventil unterschiedlich und zusätzlich zur Ventileinrichtung 28 und zum Einlassventil vorgesehen ist. Das Ventilelement 36 ist zwischen einer in 3b gezeigten, den Sauganschluss 26 fluidisch versperrenden Sperrstellung und wenigstens eine in 3a gezeigten den Sauganschluss 26 freigebenden Freigabestellung verstellbar. Vorliegend ist das Ventilelement als Klappe ausgebildet, welche um eine Schwenkachse 38 verschwenkbar ist. Der Saugraum 22 ist beispielsweise durch einen Zylinderkopf 40 des Kompressors gebildet, wobei das Ventilelement 36 am Zylinderkopf 40 bewegbar gehalten ist.Based on 3a and 3b is now a further compressor for compressing air illustrated, the space requirement is particularly low while implementing a reduced compared to the open-inlet architecture oil consumption and compared to the closed-room architecture smaller space requirements. Furthermore, the compressor according to 3a and 3b be particularly energiegünstig and thus fuel consumption low in idle mode driven by the internal combustion engine. In other words, the compressor allows according to 3a and 3b Realizing the benefits of both the open-in architecture and the closed-room architecture while avoiding their disadvantages. This is - how out 3a and 3b is recognizable - at least one valve element 36 provided, which of the valve device 28 and from said inlet valve different and in addition to the valve means 28 and is provided to the intake valve. The valve element 36 is between a in 3b shown, the suction port 26 fluidly obstructing blocking position and at least one in 3a shown the suction connection 26 releasable release position adjustable. In the present case, the valve element is designed as a flap, which about a pivot axis 38 is pivotable. The suction room 22 is for example through a cylinder head 40 formed of the compressor, wherein the valve element 36 on the cylinder head 40 is held movable.
Wie aus 3a und 3b ferner erkennbar ist, ist das Ventilelement 36 in dem Saugraum 22 angeordnet. Wie im Folgenden noch erläutert wird, ist durch den Einsatz des Ventilelements 36 eine variable Wandung des Kompressors darstellbar, sodass sich der Kompressor, insbesondere sein Luftpresserkopf, während des Förderbetriebs wie die Open-Inlet-Architektur und während des Leerlaufbetriebs wie die Closed-Room-Architektur verhält. Dadurch ist im Förderbetrieb (Förderphase) ein besonders hoher Liefergrad realisierbar bei gleichzeitiger Realisierung eines nur geringen Raumbedarfs. Während der Nicht-Förderphase (Leerlaufbetrieb) kann der Ölverbrauch besonders gering gehalten werden bei gleichzeitiger Realisierung einer besonders vorteilhaften Leerlaufleistung, da der Kompressor während des Leerlaufbetriebs besonders energiegünstig angetrieben werden kann. Wie nämlich aus einer Zusammenschau aus 3a und 3b erkennbar ist, ist der Einsatz des in 2 veranschaulichten Schadraums 34 nicht vorgesehen und nicht erforderlich. Gleichzeitig kann verhindert werden, dass die Luft während des Leerlaufbetriebs durch den Sauganschluss 26 mittels des Kolbens 12 hindurchgefördert wird, da der Sauganschluss 26 in der in 3b veranschaulichten Leerlaufphase fluidisch versperrt ist.How out 3a and 3b Furthermore, it can be seen, the valve element 36 in the suction room 22 arranged. As will be explained below, is through the use of the valve element 36 a variable wall of the compressor can be displayed, so that behaves the compressor, in particular its air compressor head, during the conveying operation as the open-inlet architecture and during idle operation as the closed-room architecture. As a result, in conveyor mode (delivery phase), a particularly high delivery rate can be achieved while at the same time implementing only a small space requirement. During the non-production phase (idling operation), the oil consumption can be kept particularly low while realizing a particularly advantageous idling performance, since the compressor can be driven particularly energiegünstig during idle operation. As if from a synopsis 3a and 3b recognizable, is the use of in 2 illustrated dead space 34 not intended and not required. At the same time it can be prevented that the air during idling operation through the suction port 26 by means of the piston 12 is conveyed through, since the suction port 26 in the in 3b illustrated idle phase is fluidly blocked.
In 3a ist der Förderbetrieb des Kompressors veranschaulicht. Im Förderbetrieb befindet sich das Ventilelement 36 in seiner Freigabestellung, während sich die Ventileinrichtung 28 in ihrer Schließstellung befindet. Während der Ansaugphase des Kolbens 12 wird somit die Luft über den Sauganschluss 26 zunächst in den Saugraum 22 und dann über das sich in Richtung des Verdichtungsraums 10 öffnende Einlassventil in den Verdichtungsraum 10 eingesaugt. Während der Verdichtungsphase im Förderbetrieb ist das Ventilelement 30 beziehungsweise die Ventileinrichtung 28 ebenfalls geschlossen, wobei das Einlassventil in Richtung des Saugraums 22 sperrt, sodass die Luft aus dem Verdichtungsraum 10 nicht in den Saugraum 22 gefördert wird.In 3a the delivery operation of the compressor is illustrated. In production mode the valve element 36 in its release position while the valve device 28 is in its closed position. During the intake phase of the piston 12 Thus, the air is through the suction port 26 first in the suction room 22 and then over that towards the compression space 10 opening inlet valve in the compression chamber 10 sucked. During the compression phase in the conveying operation is the valve element 30 or the valve device 28 also closed, with the inlet valve in the direction of the suction chamber 22 locks, allowing the air from the compression chamber 10 not in the suction room 22 is encouraged.
In 3b ist der Leerlaufbetrieb des Kompressors veranschaulicht. Während des Leerlaufbetriebs befindet sich das Ventilelement 36 in seiner Sperrstellung, sodass die Luft nicht durch den Sauganschluss 26 hindurchströmen kann. Ferner befindet sich im Leerlaufbetrieb die Ventileinrichtung 28 in seiner Offenstellung, während sich das Ventilelement 36 in seiner Sperrstellung befindet, sodass die Luft – wie in 3b durch Richtungspfeile 42 veranschaulicht ist – mittels des Kolbens 12 zwischen dem Verdichtungsraum 10 und dem Saugraum 22 hin- und hergefördert wird. Da der Sauganschluss 26 jedoch geschlossen ist, strömt die Luft nicht durch den Sauganschluss 26 hindurch. Da die Ventileinrichtung 28 während der Leerlaufphase geöffnet ist, wird das Einlassventil auch während der Ansaugphase des Kolbens 12 nicht geöffnet sondern bleibt während der Ansaugphase und während der Verdichtungsphase im Leerlaufbetrieb geschlossen.In 3b the idling operation of the compressor is illustrated. During idling, the valve element is located 36 in its locked position, so that the air is not through the suction port 26 can flow through it. Furthermore, the valve device is in idle mode 28 in its open position, while the valve element 36 in its locked position, so that the air - as in 3b by directional arrows 42 is illustrated - by means of the piston 12 between the compression space 10 and the suction room 22 is conveyed back and forth. Because the suction port 26 but closed, the air does not flow through the suction port 26 therethrough. As the valve device 28 During the idle phase is open, the intake valve is also during the intake phase of the piston 12 not open but remains closed during the intake phase and during the compression phase in idle mode.
Vorzugsweise ist es vorgesehen, dass das Ventilelement 36 mit der Ventileinrichtung 28 beziehungsweise dem Ventilelement 30 mitbewegbar ist. Dies bedeutet, dass das Ventilelement 36 beim Öffnen des Ventilelements 30 geschlossen und beim Schließen des Ventilelements 30 geöffnet wird.Preferably, it is provided that the valve element 36 with the valve device 28 or the valve element 30 is mitbewegbar. This means that the valve element 36 when opening the valve element 30 closed and when closing the valve element 30 is opened.
Das Ventilelement 36 kann dabei fremdgesteuert sein. Dies bedeutet beispielsweise, dass dem Ventilelement 36 ein Aktor zugeordnet ist, mittels welchem das Ventilelement 36 zwischen der Freigabestellung und der Sperrstellung verstellbar beziehungsweise bewegbar ist.The valve element 36 can be externally controlled. This means, for example, that the valve element 36 an actuator is assigned, by means of which the valve element 36 is adjustable or movable between the release position and the blocking position.
Alternativ ist es möglich, dass das Ventilelement 36 selbsttätig ausgebildet ist. Darunter ist zu verstehen, dass ein Verstellen des Ventilelements 36 durch mittels des Kolbens 12 bewirkbare Strömungen der Luft bewirkbar ist. Mit anderen Worten erfolgt dabei das Bewegen des Ventilelements 36 zwischen dessen Freigabestellung und dessen Sperrstellung durch Luftströme, die durch den Kolben 12, insbesondere durch dessen Aufwärts- und Abwärtsbewegungen, erzeugt werden.Alternatively, it is possible that the valve element 36 is formed automatically. By this is meant that an adjustment of the valve element 36 by means of the piston 12 feasible flows of air is effected. In other words, the movement of the valve element takes place 36 between its release position and its blocking position by air currents passing through the piston 12 , in particular by its upward and downward movements generated.
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
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DE 3446096 A1 [0002, 0005] DE 3446096 A1 [0002, 0005]
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DE 102008005435 A1 [0006] DE 102008005435 A1 [0006]
