DE102019132783A1 - Compressor arrangement for a drive of a motor vehicle and motor vehicle with a compressor arrangement - Google Patents

Compressor arrangement for a drive of a motor vehicle and motor vehicle with a compressor arrangement Download PDF

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DE102019132783A1
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Andreas Roth
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    • B60K—ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PROPULSION UNITS OR OF TRANSMISSIONS IN VEHICLES; ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PLURAL DIVERSE PRIME-MOVERS IN VEHICLES; AUXILIARY DRIVES FOR VEHICLES; INSTRUMENTATION OR DASHBOARDS FOR VEHICLES; ARRANGEMENTS IN CONNECTION WITH COOLING, AIR INTAKE, GAS EXHAUST OR FUEL SUPPLY OF PROPULSION UNITS IN VEHICLES
    • B60K25/00—Auxiliary drives
    • B60K25/04—Auxiliary drives from static or dynamic pressure or vacuum, developed by the engine
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B63/00—Adaptations of engines for driving pumps, hand-held tools or electric generators; Portable combinations of engines with engine-driven devices
    • F02B63/06—Adaptations of engines for driving pumps, hand-held tools or electric generators; Portable combinations of engines with engine-driven devices for pumps

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Verdichteranordnung (1) für einen Antrieb eines Kraftwagens, mit wenigstens einer Verdichterkammer (501), welche wenigstens einen jeweiligen Einlasskanal (502) und Auslasskanal (503) aufweist und innerhalb welcher ein jeweils zugeordnetes Verdichterelement (506) bewegbar ist, wobei die wenigstens eine Verdichterkammer (501) zusätzlich einen durch eine Ventileinheit (508) verschließbaren Entnahmekanal (509) aufweist, über welchen Druckluft (D) zur Versorgung eines mit Druckluft (D) betätigbaren Verbrauchers (3) entnehmbar ist.The invention relates to a compressor arrangement (1) for a drive of a motor vehicle, with at least one compression chamber (501) which has at least one respective inlet channel (502) and outlet channel (503) and within which a respective associated compressor element (506) can be moved, wherein the at least one compression chamber (501) additionally has a removal channel (509) which can be closed by a valve unit (508) and via which compressed air (D) for supplying a consumer (3) actuatable with compressed air (D) can be removed.

Description

Die Erfindung betrifft eine Verdichteranordnung für einen Antrieb eines Kraftwagens. Die Erfindung betrifft auch einen Kraftwagen mit einer entsprechenden Verdichteranordnung.The invention relates to a compressor arrangement for driving a motor vehicle. The invention also relates to a motor vehicle with a corresponding compressor arrangement.

Eine entsprechende Verdichteranordnung hat in der Regel den Zweck, Luft aus der Umgebung (Umgebungsluft) zu verdichten oder zu komprimieren und somit Druckluft zum Betreiben des Kraftwagens, insbesondere dessen Antrieb, bereitzustellen. Die komprimierte Luft oder die Druckluft weist dabei bevorzugt einen größeren Druck auf als die Umgebungsluft, insbesondere also einen Luftdrück größer als ein Atmosphärendruck von etwa 1013 mbar. Dazu kann die Verdichteranordnung eine Verdichtereinheit, zum Beispiel eine Verbrennungskraftmaschine, mit einer entsprechenden Steuerschaltung, zum Beispiel einer Motorsteuerung umfassen. In einem Normalbetrieb oder Verbrennungsbetrieb der Verbrennungskraftmaschine steuert oder regelt die Motorsteuerung die Verbrennungskraftmaschine beispielsweise in bekannter Weise in einem Viertaktbetrieb. Somit wird in Brennräumen durch Bewegen eines jeweiligen Kolbens angesaugte Umgebungsluft, die mit einem Kraftstoff versetzt wurde, komprimiert und bei Zünden des Kraftstoff-Luft-Gemischs eine mit dem Kolben verbundene Kurbelwelle des Kraftwagens angetrieben. Dadurch wird ein Betrieb, insbesondere ein Fahrbetrieb, des Kraftwagens ermöglicht. Ein durch das Zünden und Verbrennen des Kraftstoff-Luft-Gemischs resultierendes Abgas wird schließlich über ein Abgasendrohr (Auspuff) des Kraftwagens an die Umgebung abgegeben. Aus dem internen Stand der Technik ist nun bekannt, dieses Abgas zu nutzen, um ein Hubsystem oder Hebemodul, zu betreiben. Mittels des Hubsystems kann der Kraftwagen angehoben werden, um beispielsweise ein defektes Rad des Kraftwagens infolge eines Luftverlusts eines Reifens zu tauschen. Das Hubsystem wird im Folgenden deshalb auch als Wagenhubeinrichtung bezeichnet und kann beispielsweise als Luftfedermodul ausgebildet sein.A corresponding compressor arrangement generally has the purpose of compressing or compressing air from the environment (ambient air) and thus providing compressed air for operating the motor vehicle, in particular its drive. The compressed air or the compressed air preferably has a greater pressure than the ambient air, in particular an air pressure greater than an atmospheric pressure of approximately 1013 mbar. For this purpose, the compressor arrangement can comprise a compressor unit, for example an internal combustion engine, with a corresponding control circuit, for example an engine controller. In normal operation or combustion operation of the internal combustion engine, the engine controller controls or regulates the internal combustion engine, for example in a known manner in four-stroke operation. Ambient air, which has been mixed with a fuel, is compressed in combustion chambers by moving a respective piston and, when the fuel-air mixture is ignited, a crankshaft of the motor vehicle connected to the piston is driven. This enables operation, in particular driving operation, of the motor vehicle. An exhaust gas resulting from the ignition and burning of the fuel-air mixture is finally emitted to the environment via an exhaust pipe (exhaust pipe) of the motor vehicle. It is now known from the internal prior art to use this exhaust gas to operate a lifting system or lifting module. The motor vehicle can be raised by means of the lifting system in order, for example, to replace a defective wheel of the motor vehicle as a result of air loss in a tire. The lifting system is therefore also referred to below as a carriage lifting device and can be designed as an air spring module, for example.

Nachteilig bei dieser Ausgestaltung ist es, dass das heiße und teilweise schmutzige und rußige Abgas oder dessen Abgasstrom über einen Verbindungsschlauch vom Abgasendrohr des Kraftwagens dem Luftfedermodul zugeführt wird. Durch das Betreiben des Luftfedermoduls mittels des Abgases kommt es jedoch zur Verschmutzung des Luftfedermoduls, wodurch ein Verstauen beispielsweise im Kofferraum des Kraftwagens aufgrund mangelnder Hygiene unvorteilhaft ist. Zusätzlich unterliegen luftfedermodulseitige Steuerungselemente, wie beispielsweise Schaltventile, in einem schmutzigen Abgasstrom einem erhöhten Verschleiß, das heißt, ihre die Funktion ist störanfälliger.The disadvantage of this embodiment is that the hot and sometimes dirty and sooty exhaust gas or its exhaust gas flow is fed to the air suspension module via a connecting hose from the exhaust pipe of the motor vehicle. By operating the air suspension module by means of the exhaust gas, however, the air suspension module becomes soiled, which means that stowing it in the trunk of the motor vehicle, for example, is disadvantageous due to a lack of hygiene. In addition, control elements on the air spring module side, such as switching valves, are subject to increased wear in a dirty exhaust gas flow, that is, their function is more susceptible to failure.

Anstelle des Betreibens eines Hubsystems mittels Abgas, ist beispielsweise aus GB 1,049,814 bekannt, eine von einer Verbrennungskraftmaschine bereitgestellten Druckluft zum Betreiben eines pneumatisch betriebenen Hebemoduls zu nutzen. Hierbei wird eine Kraftstoffeinspritzung in den jeweiligen Brennraum vermieden oder unterdrückt. Somit arbeitet wenigstens ein Zylinder der Verbrennungskraftmaschine als ein Kompressor, der „saubere“ Druckluft anstatt Abgas erzeugt. Die Druckluft wird in einem zusätzlich an den Brennraum angebrachten Kühlelement, das als Drucktank ausgebildet ist, zwischengespeichert oder gelagert. Über diesen Drucktank wird die komprimierte Luft dann an einen entsprechenden Verbraucher, wie beispielsweise zum Aufpumpen eines Reifens oder zum Betreiben eines pneumatischen Wagenhebers (Hebemodul), bereitgestellt.Instead of operating a lifting system using exhaust gas, for example, is off GB 1,049,814 known to use compressed air provided by an internal combustion engine to operate a pneumatically operated lifting module. In this case, fuel injection into the respective combustion chamber is avoided or suppressed. Thus, at least one cylinder of the internal combustion engine works as a compressor that generates “clean” compressed air instead of exhaust gas. The compressed air is temporarily stored or stored in a cooling element which is additionally attached to the combustion chamber and is designed as a pressure tank. The compressed air is then made available via this pressure tank to a corresponding consumer, for example for inflating a tire or for operating a pneumatic car jack (lifting module).

Zudem ist aus der DE 17 55 034 bekannt, Druckluft zum Betreiben eines Hebemoduls durch einen separaten, stationär am Motorblock, am Motorchassis oder im Motorblock eingebauten Kolbenkompressor, welcher von einem vorhandenen Keilriementrieb im Motor im Leerlauf getrieben wird, bereitzustellen.In addition, from the DE 17 55 034 known to provide compressed air for operating a lifting module by a separate, stationary piston compressor installed on the engine block, on the engine chassis or in the engine block, which is driven in idle by an existing V-belt drive in the engine.

Aus der DE 20 2007 011 430 U1 ist außerdem eine Drucklufteinheit zur Beaufschlagung einer luftgefederten Federbeinanordnung bei einem Kraftfahrzeug mit wenigstens einem Luftfederbein und einem Luftspeicher bekannt. Dabei ist vorgesehen, dass der Luftspeicher neben dem jeweiligen Luftfederbein auch wenigstens ein Zusatzaggregat, wie beispielsweise einen pneumatisch betriebenen Wagenheber, betreiben kann. Dabei wird die von der Federbeinanordnung zwangsläufig abgegebene Druckluft in dem Druckluftspeicher zwischengespeichert, um das jeweilige Zusatzaggregat zu betreiben.From the DE 20 2007 011 430 U1 a compressed air unit for acting on an air-sprung strut arrangement in a motor vehicle with at least one air strut and an air reservoir is also known. It is provided that the air accumulator can operate at least one additional unit, such as a pneumatically operated car jack, in addition to the respective air suspension strut. The compressed air that is inevitably released by the strut arrangement is temporarily stored in the compressed air reservoir in order to operate the respective additional unit.

Bei dem genannten Stand der Technik ergibt sich jedoch der Nachteil, dass jeweils ein zusätzliches Bauelement, wie beispielsweise der Drucktank, der Luftspeicher oder der genannte Kolbenkompressor in den Kraftwagen integriert wird, sodass sich der Bauraumbedarf einer entsprechenden Verdichteranordnung sowie Kosten zum Realisieren einer entsprechenden Verdichteranordnung erhöhen.The prior art mentioned, however, has the disadvantage that an additional component, such as the pressure tank, the air reservoir or the said piston compressor, is integrated into the motor vehicle, so that the space required for a corresponding compressor arrangement and the costs of realizing a corresponding compressor arrangement increase .

Aufgabe der Erfindung ist es, eine kostengünstige Verdichteranordnung mit geringem Bauraumbedarf zu realisieren.The object of the invention is to implement a cost-effective compressor arrangement that requires little installation space.

Die Aufgabe wird durch die Gegenstände der unabhängigen Patentansprüche gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind durch die abhängigen Patentansprüche, die folgende Beschreibung sowie die Figuren offenbart.The object is achieved by the subjects of the independent claims. Advantageous developments of the invention are disclosed by the dependent claims, the following description and the figures.

Die erfindungsgemäße Verdichteranordnung weist dazu wenigstens eine Verdichterkammer, welche wenigstens einen jeweiligen Einlasskanal und Auslasskanal aufweisen und innerhalb welcher ein jeweils zugeordnetes Verdichterelement bewegbar ist, auf. In einem Normalbetrieb der Verdichteranordnung dient der genannte Einlasskanal einem Ansaugen oder Einlassen von Umgebungsluft und ist durch ein jeweiliges Einlassventil verschließbar. For this purpose, the compressor arrangement according to the invention has at least one compressor chamber, which have at least one respective inlet channel and outlet channel and within which a respective associated compressor element is movable. In normal operation of the compressor arrangement, said inlet channel is used to suck in or let in ambient air and can be closed by a respective inlet valve.

Der jeweilige Auslasskanal dient in dem Normalbetrieb zum Auslassen der in der Verdichterkammer durch Bewegen des Verdichterelements erzeugten Druckluft, wobei der Auslasskanal beispielsweise als Abgasendrohr oder Auspuffrohr ausgebildet sein kann.In normal operation, the respective outlet channel is used to discharge the compressed air generated in the compression chamber by moving the compressor element, wherein the outlet channel can be designed, for example, as an exhaust pipe or exhaust pipe.

In der Erfindung ist nun vorgesehen, dass die wenigstens eine Verdichterkammer zusätzlich einen durch eine Ventileinheit verschließbaren Entnahmekanal aufweist. Über diesen Entnahmekanal ist Druckluft zur Versorgung eines mit Druckluft betätigbaren Verbrauchers, insbesondere einer Wagenhubeinrichtung, entnehmbar. Das heißt, es ist ein von dem Ein- und Auslasskanal verschiedener Entnahmekanal zum Auslassen oder Ablassen der erzeugten Druckluft vorgesehen. Der Entnahmekanal ist dabei zumindest teilweise von dem Einlasskanal und dem Auslasskanal getrennt ausgebildet und direkt an die Verdichterkammer angeschlossen.The invention now provides that the at least one compression chamber additionally has a removal channel that can be closed by a valve unit. Compressed air for supplying a consumer that can be actuated with compressed air, in particular a carriage lifting device, can be withdrawn via this extraction channel. That is to say, a removal channel different from the inlet and outlet channels is provided for discharging or discharging the compressed air generated. The extraction channel is designed at least partially separate from the inlet channel and the outlet channel and is connected directly to the compressor chamber.

Bevorzugt ist der Entnahmekanal dabei in dem genannten Normalbetrieb der Verdichteranordnung dauerhaft geschlossen. Die Ventileinheit befindet sich somit in einer Schließstellung oder einem geschlossenen Zustand. Somit kann in dem Normalbetrieb bevorzugt keine Druckluft über den Entnahmekanal bereitgestellt und entnommen werden. In einem Kompressorbetrieb der Verdichteranordnung hingegen ist die Ventileinheit jedoch zumindest zeitweise einseitig durchströmbar. Somit kann die erzeugte Druckluft zum Beispiel von der Verdichterkammer in den Entnahmekanal, abgegeben werden und an den Verbraucher bereitgestellt werden. Die Ventileinheit (Entnahmeventil) ist somit in eine vorgegebene Durchströmrichtung durchströmbar. Somit befindet sich die Ventileinheit teilweise in einer Öffnungsstellung oder einem geöffneten Zustand. Bevorzugt kann die Ventileinheit dazu beispielweise ein Rückschlagventil oder wenigstens ein Ventilelement mit einer Funktion eines Rückschlagventils aufweisen.Preferably, the extraction channel is permanently closed in the aforementioned normal operation of the compressor arrangement. The valve unit is thus in a closed position or a closed state. Thus, in normal operation, compressed air can preferably not be provided and withdrawn via the withdrawal channel. In a compressor operation of the compressor arrangement, however, the valve unit can at least temporarily be flown through on one side. In this way, the compressed air generated can, for example, be released from the compression chamber into the extraction channel and made available to the consumer. The valve unit (extraction valve) can thus be flowed through in a predetermined flow direction. The valve unit is thus partially in an open position or an open state. For this purpose, the valve unit can preferably have a check valve or at least one valve element with the function of a check valve, for example.

Vorzugsweise weist die Verdichteranordnung eine Steuerungseinheit oder Steuerschaltung auf, um zwischen dem Normalbetrieb und dem Kompressorbetrieb der Verdichteranordnung schalten oder wechseln zu können. Die Steuerschaltung kann zum Beispiel durch eine bereits vorhandene Motorsteuerung eines Kraftwagens realisiert sein.The compressor arrangement preferably has a control unit or control circuit in order to be able to switch or change between normal operation and compressor operation of the compressor arrangement. The control circuit can be implemented, for example, by an already existing motor control of a motor vehicle.

Durch eine derartige Ausgestaltung der Verdichteranordnung ergibt sich der Vorteil, dass lediglich ein zusätzlicher Kanal, der Entnahmekanal, mit einer entsprechenden Ventileinheit an die Verdichterkammer angebracht werden kann, um den Verbraucher mit der Druckluft zu betätigen. Der Entnahmekanal kann zum Beispiel als einfacher Druckluftschlauch ausgebildet sein und weist dabei bevorzugt nur wenige Zentimeter Durchmesser auf, sodass der Bauraumbedarf einer entsprechenden Verdichteranordnung gering bleibt. Im Gegensatz zu der im Stand der Technik genannten Druckkammer oder dem Kolbenkompressor wird somit ein Bauraumbedarf der Verdichteranordnung im Wesentlichen kaum erhöht. Dadurch können auch Kosten bei der Realisierung der Verdichteranordnung eingespart werden. Die beschriebene Verdichteranordnung ist somit im Gegensatz zu dem zuvor genannten Stand der Technik leicht und effizient. Dadurch, dass nämlich nur ein zusätzlicher Entnahmekanal, das heißt eine zusätzliche Druckleitung, mit einer entsprechenden Ventileinheit an eine der Verdichterkammern angebracht werden braucht, weist die Verdichteranordnung ein geringes Modulgewicht auf, sodass sich im Gegensatz zum Stand der Technik die Fahrzeugmasse reduziert und dadurch eine CO2-Einsparung erfolgt. Indem saubere Luft anstatt Abgas zum Betreiben des Hebemoduls genutzt wird, können außerdem gesundheitliche Risiken, zum Beispiel in Form von Atemwegsverschmutzungen oder durch Verbrennungen durch die Abgasanlage, für eine Bedienperson oder einen Nutzer des Hebemoduls, vermieden werden.Such a configuration of the compressor arrangement results in the advantage that only one additional channel, the extraction channel, with a corresponding valve unit can be attached to the compressor chamber in order to actuate the consumer with the compressed air. The extraction channel can be designed, for example, as a simple compressed air hose and preferably has a diameter of only a few centimeters, so that the space required for a corresponding compressor arrangement remains low. In contrast to the pressure chamber or the piston compressor mentioned in the prior art, the space requirement of the compressor arrangement is thus essentially hardly increased. As a result, costs can also be saved in the implementation of the compressor arrangement. The compressor arrangement described is thus light and efficient in contrast to the prior art mentioned above. Because only one additional extraction channel, i.e. an additional pressure line, with a corresponding valve unit needs to be attached to one of the compressor chambers, the compressor arrangement has a low module weight, so that, in contrast to the prior art, the vehicle mass is reduced and thus CO 2 -saving takes place. By using clean air instead of exhaust gas to operate the lifting module, health risks for an operator or a user of the lifting module can also be avoided, for example in the form of airway contamination or burns from the exhaust system.

Der genannte Verbraucher kann beispielsweise auch als Reifen, insbesondere als Ersatzreifen oder Ersatzrad, des Kraftwagens ausgebildet sein. Mittels der Verdichteranordnung kann somit auch Druckluft zum Befüllen oder Aufpumpen des Reifens bereitgestellt werden. Insbesondere bei Ersatzreifen, die häufig über lange Zeiträume ungenutzt bleiben, kann es zu einem Luftdruckverlust bis unter einen Sollluftdruck kommen. Die Verdichteranordnung kann nun zum Beispiel genutzt werden, um bei einem Reifen den Sollluftdruck wiederherzustellen.Said consumer can for example also be designed as a tire, in particular as a spare tire or spare wheel, of the motor vehicle. The compressor arrangement can thus also be used to provide compressed air for filling or pumping up the tire. Particularly in the case of replacement tires, which often remain unused for long periods of time, there can be a loss of air pressure below a target air pressure. The compressor arrangement can now be used, for example, to restore the target air pressure in a tire.

Zu der Erfindung gehören auch Ausführungsformen, durch die sich zusätzliche Vorteile ergeben.The invention also includes embodiments which result in additional advantages.

Eine Ausführungsform sieht vor, dass die Verdichteranordnung als eine Verdichtereinheit eine Verbrennungskraftmaschine umfasst. Anders ausgedrückt, weist die Verdichteranordnung eine Verdichtereinheit auf, die insbesondere als Motor, zum Beispiel als Hubkolbenmotor oder Rotationskolbenmotor (Wankelmotor) ausgebildet ist. Mittels der Verbrennungskraftmaschine ist der Kraftwagen antreibbar. Dazu weist die Verbrennungskraftmaschine eine Mehrzahl von, das heißt, zwei oder mehr, Brennräumen auf, welche die Verdichterkammern darstellen. Die Brennräume sind vorzugsweise durch ein jeweiliges erstes Gehäuseelement, auch Zylinder genannt, begrenzt oder gebildet. Das jeweilige erste Gehäuseelement kann zum Beispiel als Kurbelgehäuse oder Zylinderkurbelgehäuse ausgebildet sein. An jeden der Brennräume ist wenigstens ein durch ein Einlassventil verschließbaren Einlasskanal und wenigstens ein durch ein Auslassventil verschließbaren Auslasskanal angeordnet oder angeschlossen. Das heißt, jedem der Brennräume ist ein jeweiliger Einlasskanal und ein jeweiliger Auslasskanal zugeordnet. Einlassventil und das Auslassventil sind bevorzugt als Gaswechselventile, wie zum Beispiel ein Tellerventil, ausgebildet. Der jeweilige Einlasskanal und Auslasskanal eines Brennraums sind bevorzugt durch ein zweites Gehäuseelement begrenzt oder gebildet. Das zweite Gehäuseelement ist separat zu dem ersten Gehäuseelement ausgebildet und mit dem ersten Gehäuseelement verbunden. Das zweite Gehäuseelement kann zum Beispiel als Zylinderkopf ausgebildet sein. Bevorzugt ist an dem zweiten Gehäuseelement eine Nockenwelle drehbar gelagert angeordnet, an welche die jeweiligen Einlassventile und Auslassventile angebracht sind. Dadurch ist das jeweilige Einlassventil und das jeweilige Auslassventil translatorisch bewegbar an dem zweiten Gehäuseelement oder Zylinderkopf gelagert. Durch Bewegen der Nockenwelle kann somit zwischen einer Öffnungsstellung und einer Schließstellung der Ein- und Auslassventile gewechselt werden.One embodiment provides that the compressor arrangement comprises an internal combustion engine as a compressor unit. In other words, the compressor arrangement has a compressor unit which is designed in particular as a motor, for example as a reciprocating piston engine or rotary piston engine (Wankel engine). The motor vehicle can be driven by means of the internal combustion engine. For this purpose, the internal combustion engine has a plurality of, that is to say two or more, combustion chambers, which represent the compression chambers. The combustion chambers are preferably through a respective first housing element, also called cylinder, limited or formed. The respective first housing element can for example be designed as a crankcase or cylinder crankcase. At least one inlet channel that can be closed by an inlet valve and at least one outlet channel that can be closed by an outlet valve are arranged or connected to each of the combustion chambers. That is, each of the combustion chambers is assigned a respective inlet channel and a respective outlet channel. The inlet valve and the outlet valve are preferably designed as gas exchange valves, such as a poppet valve. The respective inlet channel and outlet channel of a combustion chamber are preferably delimited or formed by a second housing element. The second housing element is formed separately from the first housing element and is connected to the first housing element. The second housing element can be designed as a cylinder head, for example. A camshaft, to which the respective inlet valves and outlet valves are attached, is preferably rotatably mounted on the second housing element. As a result, the respective inlet valve and the respective outlet valve are mounted on the second housing element or cylinder head in a translationally movable manner. By moving the camshaft, it is thus possible to switch between an open position and a closed position of the inlet and outlet valves.

Neben dem Einlasskanal und dem Auslasskanal ist jedem Brennraum noch der separate Entnahmekanal zugeordnet. Dieser ist bevorzugt zumindest teilweise durch das erste Gehäuseelement begrenzt oder gebildet und direkt an den Brennraum angeschlossen. Der Entnahmekanal kann zum Beispiel durch einen Druckluftschlauch gebildet sein, der über eine Öffnung in dem Zylinderkurbelgehäuse an dem Brennraum angeschlossen ist. Wie zuvor beschrieben, ist der Entnahmekanal dabei durch eine Ventileinheit zu dem jeweiligen Brennraum hin verschließbar ausgebildet.In addition to the inlet channel and the outlet channel, each combustion chamber is also assigned a separate extraction channel. This is preferably at least partially limited or formed by the first housing element and connected directly to the combustion chamber. The extraction channel can be formed, for example, by a compressed air hose which is connected to the combustion chamber via an opening in the cylinder crankcase. As described above, the extraction channel is designed to be closable towards the respective combustion chamber by a valve unit.

Zum Verdichten der Luft ist jedem Brennraum ein Kolben als das Verdichterelement zugeordnet. Der Kolben ist in dem jeweiligen Brennraum bewegbar und die jeweiligen Kolben sind über eine Kurbelwelle miteinander verbunden. Durch Bewegen der Kolben wird somit die Kurbelwelle angetrieben, sodass ein Betrieb des Kraftwagens ermöglicht wird.To compress the air, a piston is assigned to each combustion chamber as the compression element. The piston can be moved in the respective combustion chamber and the respective pistons are connected to one another via a crankshaft. The crankshaft is thus driven by moving the pistons, so that the motor vehicle can be operated.

In vorteilhafter Weise ist die Verbrennungskraftmaschine als Viertaktmotor ausgebildet. Ein Arbeitsspiel der Verbrennungskraftmaschine umfasst somit genau vier Takte (Viertaktbetrieb der Verdichteranordnung). Die vier Takte entsprechen dabei zwei vollständigen Umdrehungen der Kurbelwelle und somit einem Kurbelwinkel von genau 720 Grad. In dem Normalbetrieb oder Verbrennungsbetrieb der Verdichteranordnung oder der Brennräume umfasst der Viertaktbetrieb dabei bevorzugt folgende Arbeitsschritte oder Takte: in einem ersten der Takte (Einlasstakt oder Ansaugtakt) wird Umgebungsluft über den Einlasskanal angesaugt oder eingelassen und es wird in den Brennraum Kraftstoff zugeführt oder eingespritzt. In einem sich unmittelbar an den Einlasstakt anschließenden zweiten der Takte (Verdichtertakt) wird das Luft-Kraftstoff-Gemisch durch bewegen des jeweiligen Kolbens verdichtet und gezündet. In einem sich unmittelbar an den Verdichtertakt anschließenden dritten der Takte (Arbeitstakt) wird das Luft-Kraftstoff-Gemisch verbrannt und expandiert dadurch, wodurch der Kolben angetrieben und somit mechanische Arbeit am Kolben verrichtet wird. In einem sich unmittelbar an den Arbeitstakt anschließenden vierten der Takte (Abgastakt) wir das verbrannte Luft-Kraftstoff-Gemisch in Form von Abgas über den Auslasskanal an die Umgebung abgegeben oder ausgelassen. Vorzugsweise befindet sich die Ventileinheit des Entnahmekanals im Normalbetrieb der Verbrennungskraftmaschine in dem geschlossen Zustand (Schließstellung).The internal combustion engine is advantageously designed as a four-stroke engine. A working cycle of the internal combustion engine thus comprises exactly four cycles (four-cycle operation of the compressor arrangement). The four cycles correspond to two complete revolutions of the crankshaft and thus a crank angle of exactly 720 degrees. In normal operation or combustion operation of the compressor arrangement or the combustion chambers, the four-stroke operation preferably comprises the following work steps or cycles: In a first of the cycles (intake cycle or intake cycle), ambient air is sucked in or admitted via the intake duct and fuel is supplied or injected into the combustion chamber. In a second of the cycles (compressor cycle) immediately following the intake cycle, the air-fuel mixture is compressed and ignited by moving the respective piston. In a third of the cycles (working cycle) immediately following the compressor cycle, the air-fuel mixture is burned and thereby expands, thereby driving the piston and thus performing mechanical work on the piston. In a fourth of the cycles (exhaust cycle) immediately following the work cycle, the burned air-fuel mixture is released into the environment or left out in the form of exhaust gas via the exhaust duct. The valve unit of the extraction channel is preferably in the closed state (closed position) during normal operation of the internal combustion engine.

Gemäß der Ausführungsform ist nun vorgesehen, dass die Verdichteranordnung zusätzlich zu dem Verbrennungsbetrieb auch in einem Kompressorbetrieb betrieben werden kann. Die Verbrennungskraftmaschine wird in dem Kompressorbetrieb weiterhin in dem zuvor beschriebenen Viertaktbetrieb betrieben, es wird jedoch der Verbrennungsbetrieb in wenigstens einem der Brennräume abgeschaltet. Dazu weist die Verdichteranordnung eine Steuerungseinheit auf, welche dazu ausgebildet ist, den Verbrennungsbetrieb in wenigstens einem der Brennräume, also einem oder mehrerer der Brennräume, abzuschalten. Das heißt, es wird eine Kraftstoffeinspritzung und gegebenenfalls auch die Zündung des Luft-Kraftstoff-Gemisches in dem jeweiligen Brennraum verhindert. Somit weist die Verdichteranordnung zwei verschiedene Arbeitsbetriebe, den Verbrennungsbetrieb und den Kompressorbetrieb auf. Demensprechend ist die Steuerungseinheit bevorzugt ausgebildet, einen Arbeitsbetrieb der Verdichteranordnung umzuschalten und somit zum Beispiel die Verdichteranordnung, also insbesondere die Verbrennungskraftmaschine von dem Verbrennungsbetrieb in den Kompressorbetrieb umzuschalten, und umgekehrt.According to the embodiment, it is now provided that the compressor arrangement can also be operated in a compressor mode in addition to the combustion mode. The internal combustion engine is still operated in the compressor operation in the four-stroke operation described above, but the combustion operation is switched off in at least one of the combustion chambers. For this purpose, the compressor arrangement has a control unit which is designed to switch off the combustion operation in at least one of the combustion chambers, that is to say one or more of the combustion chambers. This means that fuel injection and possibly also ignition of the air-fuel mixture in the respective combustion chamber are prevented. The compressor arrangement thus has two different operating modes, the combustion mode and the compressor mode. Accordingly, the control unit is preferably designed to switch over an operating mode of the compressor arrangement and thus, for example, to switch the compressor arrangement, that is to say in particular the internal combustion engine, from combustion operation to compressor operation, and vice versa.

In dem Kompressorbetrieb befindet sich die Ventileinheit des Entnahmekanals im Normalbetrieb der Verbrennungskraftmaschine, wie zuvor beschrieben, zumindest teilweise in dem geöffneten Zustand (Öffnungsstellung). Dadurch kann, zum Beispiel während des Verdichtertakts, die komprimierte Luft (Druckluft) über den Entnahmekanal an den Verbraucher bereitgestellt werden.In the compressor mode, the valve unit of the extraction channel is at least partially in the open state (open position) in normal operation of the internal combustion engine, as described above. As a result, the compressed air (compressed air) can be made available to the consumer via the extraction channel, for example during the compressor cycle.

Durch diese Ausführungsform ergibt sich der Vorteil, dass nur saubere Druckluft, also die durch Bewegen des Kolbens in dem Brennraum komprimierte Umgebungsluft, und kein Abgas, über den Entnahmekanal an den jeweiligen Verbraucher bereitgestellt wird. Somit können Verschmutzungen des Verbrauchers vermieden werden und gesundheitliche Risiken für die Bedienperson oder den Nutzer eingeschränkt werden.
Entsprechend einer weiteren Ausführungsform kann die Verdichtereinheit der Verdichteranordnung auch als ein elektrischer Turbolader ausgebildet sein, welcher, wie zuvor beschrieben, den zu dem Einlasskanal und Auslasskanal separaten Entnahmekanal zum Bereitstellen der Druckluft an einen jeweiligen Verbraucher aufweist. Somit kann die Verdichteranordnung bevorzugt auch bei abgeschaltetem Motor des Kraftwagens, insbesondere bei angeschalteter Elektronik des Kraftwagens, die Druckluft bereitstellen.This embodiment has the advantage that only clean compressed air, that is to say that produced by moving the piston in the combustion chamber Compressed ambient air, and no exhaust gas, is provided to the respective consumer via the extraction channel. In this way, contamination of the consumer can be avoided and health risks for the operator or the user can be restricted.
According to a further embodiment, the compressor unit of the compressor arrangement can also be designed as an electric turbocharger which, as previously described, has the extraction channel separate from the inlet channel and outlet channel for providing the compressed air to a respective consumer. Thus, the compressor arrangement can preferably also provide the compressed air when the motor of the motor vehicle is switched off, in particular when the electronics of the motor vehicle are switched on.

Die im Folgenden beschriebenen Ausführungsformen betreffen nun eine Ausgestaltung der genannten Ventileinheit, durch welche der Entnahmekanal verschließbar ist.The embodiments described below relate to a configuration of the valve unit mentioned, by means of which the removal channel can be closed.

In einer Ausführungsform ist die Ventileinheit bevorzugt als eine Schaltventileinheit ausgebildet. Zudem weist die Verdichteranordnung eine Steuerungseinheit auf, welche ausgebildet ist, die Ventileinheit in Abhängigkeit von einem Arbeitsbetrieb der Verdichteranordnung in einen Durchlassbetrieb (Durchlasszustand) oder einen Sperrbetrieb (Sperrzustand) zu schalten. Der Arbeitsbetrieb beschreibt dabei entweder den Verbrennungsbetrieb oder den Kompressorbetrieb der Verdichteranordnung beziehungsweise der Verdichtereinheit. In dem Durchlassbetrieb, also in einem aktivierten Zustand, ist vorgesehen, dass die Ventileinheit sich selbstständig, zum Beispiel in Abhängigkeit von einem vorgegebenen Arbeitsdruck in der Verdichterkammer, öffnen oder schließen kann, und somit zwischen der Öffnungsstellung und Schließstellung wechseln kann. In dem Sperrbetrieb, also in einem deaktivierten Zustand, ist die Ventileinheit jedoch bevorzugt dauerhaft geschlossen, und befindet sich somit dauerhaft in der Schließstellung, sodass ein Druckluftauslass über den Entnahmekanal verhindert wird. In vorteilhafter Weise ist die Steuerungseinheit ausgebildet, die Ventileinheit dann in den Durchlassbetrieb zu schalten, wenn der Verbrennungsbetrieb oder Normalbetrieb der Verdichtereinheit beziehungsweise der Verdichteranordnung deaktiviert und/oder der Kompressorbetrieb aktiviert ist. Im Gegensatz dazu ist die Steuerungseinheit ausgebildet, die Ventileinheit in den Sperrbetrieb zu schalten, wenn die Verdichteranordnung beziehungsweise die Verdichtereinheit sich im Normalbetrieb oder Verbrennungsbetrieb befindet, also der Verbrennungsbetrieb aktiviert ist.In one embodiment, the valve unit is preferably designed as a switching valve unit. In addition, the compressor arrangement has a control unit which is designed to switch the valve unit into open mode (open state) or a blocking operation (blocking state) as a function of an operating mode of the compressor arrangement. The working mode describes either the combustion mode or the compressor mode of the compressor arrangement or the compressor unit. In pass-through mode, i.e. in an activated state, it is provided that the valve unit can open or close independently, for example depending on a predetermined working pressure in the compressor chamber, and can thus switch between the open position and the closed position. In the blocking operation, that is to say in a deactivated state, however, the valve unit is preferably permanently closed and is thus permanently in the closed position, so that a compressed air outlet via the extraction channel is prevented. In an advantageous manner, the control unit is designed to switch the valve unit to open-loop operation when the combustion operation or normal operation of the compressor unit or the compressor arrangement is deactivated and / or the compressor operation is activated. In contrast to this, the control unit is designed to switch the valve unit to blocking operation when the compressor arrangement or the compressor unit is in normal operation or combustion operation, that is to say combustion operation is activated.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist vorgesehen, dass die Ventileinheit wenigstens ein Druckbegrenzungsventil aufweist und in dem Durchlassbetrieb ausgebildet ist, nur Druckluft mit einem Druck innerhalb eines vorgegebenen Druckbereichs von der Verdichterkammer in den Entnahmekanal strömen oder passieren zu lassen. Somit kann die Ventileinheit ausgebildet sein, beispielsweise bei Erreichen eines ersten vorgegebenen Arbeitsdrucks sich bei Erreichen eines ersten vorgegebenen Arbeitsdrucks zu öffnen und bevorzugt automatisch zu schließen, wenn ein zweiter vorgegebener Arbeitsdruck, welcher größer ist als der erste vorgegebene Arbeitsdruck, überschritten ist. Der genannte Druckbereich wird somit durch den ersten vorgegebenen Arbeitsdruck und den zweiten vorgegebenen Arbeitsdruck beschränkt.According to a further embodiment it is provided that the valve unit has at least one pressure limiting valve and is designed in the pass-through mode to only allow compressed air with a pressure within a predetermined pressure range to flow or pass from the compressor chamber into the extraction channel. Thus, the valve unit can be designed to open when a first predetermined working pressure is reached, for example, and preferably to close automatically when a second predetermined working pressure, which is greater than the first predetermined working pressure, is exceeded. The said pressure range is thus limited by the first predetermined working pressure and the second predetermined working pressure.

Hierdurch ergibt sich der Vorteil, dass somit verhindert werden kann, dass ein zu hoher Druck, das heißt Druckluft mit einem zu hohen Arbeitsdruck, an den jeweiligen Verbraucher bereitgestellt wird. Der Druckbereich kann beispielsweise zwischen 3 bar (erster Arbeitsdruck) und 10 bar (zweiter Arbeitsdruck), insbesondere zwischen 4 bar (erster Arbeitsdruck) und 8 bar (zweiter Arbeitsdruck), liegen.This has the advantage that it can be prevented that too high a pressure, that is to say compressed air with too high a working pressure, is provided to the respective consumer. The pressure range can for example be between 3 bar (first working pressure) and 10 bar (second working pressure), in particular between 4 bar (first working pressure) and 8 bar (second working pressure).

Um festzulegen, unter welchen Voraussetzungen über den Entnahmekanal die Druckluft zur Versorgung des Verbrauchers entnehmbar ist, ist in einer weiteren Ausführungsform vorgesehen, dass die Verdichteranordnung wenigstens eine Kommunikationseinheit aufweist. Dabei ist über den Entnahmekanal nur dann die Druckluft zur Versorgung des Verbrauchers entnehmbar, wenn die Kommunikationseinheit ein Aktivierungssignal von einer kraftwagenexternen Eingabeeinrichtung empfängt. Somit kann die Verdichteranordnung über eine Kommunikationsverbindung mit der kraftwagenexternen Eingabeeinrichtung, wie beispielsweise einem mobilen Endgerät (Smartphone oder Tablet oder Computer) aufbauen. Die genannte Kommunikationseinheit kann beispielsweise als drahtlose Kommunikationseinheit, insbesondere als Antenne mit einer entsprechenden Steuerungselektronik, zum Beispiel als Bluetoothmodul oder WLAN-Router oder NFC-Modul (NFC: Near Field Communication; Nahfeldkommunikation) ausgebildet sein.In order to determine the conditions under which the compressed air for supplying the consumer can be withdrawn via the withdrawal channel, a further embodiment provides that the compressor arrangement has at least one communication unit. In this case, the compressed air for supplying the consumer can only be removed via the removal channel when the communication unit receives an activation signal from an input device external to the vehicle. The compressor arrangement can thus establish a communication link with the input device external to the vehicle, such as a mobile terminal device (smartphone or tablet or computer). The communication unit mentioned can be designed, for example, as a wireless communication unit, in particular as an antenna with corresponding control electronics, for example as a Bluetooth module or WLAN router or NFC module (NFC: Near Field Communication).

Weist die kraftwagenexterne Eingabeeinrichtung ebenfalls eine entsprechende Kommunikationseinheit auf, kann somit eine entsprechende drahtlose Kommunikationsverbindung (Funkverbindung) zwischen Eingabeeinrichtung und Verdichteranordnung hergestellt werden. Dadurch kann eine Datenübertragung, insbesondere also die Übertragung des Aktivierungssignals zwischen der Eingabeeinrichtung und der Verdichteranordnung erfolgen. Das Aktivierungssignal kann bevorzugt durch eine Bedieneingabe einer Bedienperson der kraftwagenexternen Eingabeeinrichtung erzeugt werden. Mit kraftwagenextern ist gemeint, dass die Eingabeeinrichtung ein separates Gerät oder Bauteil zu dem Kraftwagen darstellt. Das heißt, die Eingabeeinrichtung ist bevorzugt nicht-funktional an das Kraftfahrzeug gebunden. Zusätzlich oder alternativ kann es sich bei der Eingabeeinrichtung auch um eine kraftwageninterne Eingabeeinrichtung handeln. Mit kraftwagenintern ist gemeint, dass die Eingabeeinrichtung ein in den Kraftwagen integriertes Bauteil oder Gerät ist, welches bevorzugt funktional an den Kraftwagen gebunden ist. Die kraftwageninterne Eingabeeinrichtung kann bevorzugt als Display (Bildschirm) oder Multimediainterface des Kraftwagens ausgebildet sein.If the input device external to the vehicle also has a corresponding communication unit, a corresponding wireless communication connection (radio link) can thus be established between the input device and the compressor arrangement. As a result, data transmission, in particular the transmission of the activation signal, can take place between the input device and the compressor arrangement. The activation signal can preferably be generated by an operator input by an operator of the input device external to the vehicle. External to the motor vehicle means that the input device is a separate device or component from the motor vehicle represents. That is, the input device is preferably non-functionally linked to the motor vehicle. Additionally or alternatively, the input device can also be a vehicle-internal input device. With vehicle-internal it is meant that the input device is a component or device integrated in the vehicle, which is preferably functionally linked to the vehicle. The vehicle-internal input device can preferably be designed as a display (screen) or multimedia interface of the vehicle.

Bevorzugt wird das Aktivierungssignal dabei von der Kommunikationseinheit empfangen und an die Steuerungseinheit bereitgestellt. In Abhängigkeit von dem Empfang des Aktivierungssignals kann die Steuerungseinheit dann den Kompressorbetrieb der Verdichteranordnung aktivieren und somit beispielsweise die Ventileinheit in den Durchlassbetrieb schalten und den Verbrennungsbetrieb in den jeweils als Kompressor genutzten Brennraum abschalten.The activation signal is preferably received by the communication unit and provided to the control unit. Depending on the receipt of the activation signal, the control unit can then activate the compressor operation of the compressor arrangement and thus, for example, switch the valve unit to pass-through operation and switch off the combustion operation in the combustion chamber used as a compressor.

Um eine Unfallgefahr beim Nutzen der Verdichteranordnung zum Betreiben eines Verbrauchers weiter zu reduzieren, ist in einer weiteren Ausführungsform ist vorgesehen, dass die Verdichteranordnung wenigstens eine Umgebungsüberwachungseinheit aufweist. Dabei ist nur dann die Druckluft zur Versorgung des Verbrauchers über den Entnahmekanal entnehmbar, wenn die Umgebungsüberwachungseinheit keine Insassen in einem vorgegebenen Bereich in der Umgebung des Kraftwagens detektiert. Somit kann sichergestellt werden, dass der Kompressorbetrieb nur dann aktiviert wird, wenn sich kein Insasse in dem Kraftwagen oder innerhalb eines vorgegebenen Bereichs um den Kraftwagen herum befindet.In order to further reduce the risk of accidents when using the compressor arrangement to operate a consumer, it is provided in a further embodiment that the compressor arrangement has at least one environmental monitoring unit. In this case, the compressed air for supplying the consumer can only be removed via the extraction channel if the environment monitoring unit does not detect any occupants in a predetermined area in the vicinity of the motor vehicle. It can thus be ensured that the compressor operation is only activated when there is no occupant in the motor vehicle or within a predetermined area around the motor vehicle.

Die Umgebungsüberwachungseinheit kann insbesondere als Auswerteelektronik mit einer Schnittstelle zu einem Umgebungssensor ausgebildet sein. Die Umgebungsüberwachungseinheit kann bevorzugt durch die Steuerungseinheit realisiert sein, welche eine Schnittstelle zu wenigstens einem Umgebungssensor aufweist. Der jeweilige Umgebungssensor kann beispielsweise als Kamera oder Ultraschallsensor oder als Belegungssensor ausgebildet sein. Durch den jeweiligen Umgebungssensor kann somit sowohl eine Umgebung als auch ein Innenraum des Kraftwagens erfasst werden. Zum Überprüfen, ob sich ein Insasse in dem Kraftwagen oder in einem vorgegebenen Bereich in der Umgebung des Kraftwagens befindet, können die von dem jeweiligen Umgebungssensor erfassten Sensordaten (Bilddaten, Ultraschallsensordaten, Drucksensordaten) zum Auswerten an die Steuerungseinheit bereitgestellt werden. Diese überprüft in bekannter Weise, zum Beispiel mittels eines Mustererkennungsalgorithmus oder durch eine Laufzeitanalyse (Distanzmessung) auf das Vorhandensein des Insassen oder der Bedienperson der Verdichteranordnung. In Abhängigkeit von dem Ergebnis des Auswertens, also insbesondere nur dann, wenn kein Insasse oder keine Bedienperson detektiert wird, erzeugt die Steuerungseinheit anschließend das entsprechende Steuerungssignal zum Aktivieren des Kompressorbetriebs der Verdichteranordnung.The environment monitoring unit can in particular be designed as evaluation electronics with an interface to an environment sensor. The environment monitoring unit can preferably be implemented by the control unit which has an interface to at least one environment sensor. The respective environmental sensor can be designed, for example, as a camera or ultrasound sensor or as an occupancy sensor. Both an environment and an interior of the motor vehicle can thus be recorded by the respective environment sensor. To check whether an occupant is in the motor vehicle or in a predetermined area in the vicinity of the motor vehicle, the sensor data (image data, ultrasound sensor data, pressure sensor data) recorded by the respective environment sensor can be provided to the control unit for evaluation. This checks in a known manner, for example by means of a pattern recognition algorithm or by a transit time analysis (distance measurement), for the presence of the occupant or the operator of the compressor arrangement. Depending on the result of the evaluation, that is to say in particular only when no occupant or no operator is detected, the control unit then generates the corresponding control signal for activating the compressor operation of the compressor arrangement.

In einer weiteren Ausführungsform ist vorgesehen, dass die Verdichteranordnung auch eine Betriebsüberwachungseinheit aufweist. Dabei ist nur dann die Druckluft zur Versorgung des Verbrauchers über den Entnahmekanal entnehmbar, wenn die Betriebsüberwachungseinheit eine aktivierte Feststellbremse und/oder eine Leerlaufstellung eines Getriebes des Kraftwagens detektiert. Anders ausgedrückt, erzeugt die Steuerungseinheit nur dann das Steuerungssignal zum Aktivieren des Kompressorbetriebs der Verdichteranordnung, wenn durch die Betriebsüberwachungseinheit die aktivierte Feststellbremse und/oder eine Leerlaufstellung des Getriebes des Kraftwagens bestätigt wird. Somit kann sichergestellt werden, dass das Fahrzeug sich in einer sicheren Parkposition, das heißt im Stillstand, befindet. Bei einer Ausgestaltung des Getriebes als Automatikgetriebe kann dies auch durch Überprüfen einer Getriebestellung in der Parkposition „P“ erfolgen. Die Betriebsüberwachungseinheit kann dabei beispielsweise durch die genannte Steuerungseinheit realisiert sein, welche eine Schnittstelle zu einem Feststellbremssensor und einem Getriebesensor des Kraftwagens aufweist. Die Feststellbremse kann insbesondere als elektronische Handbremse ausgebildet sein.In a further embodiment it is provided that the compressor arrangement also has an operation monitoring unit. The compressed air for supplying the consumer can only be withdrawn via the extraction channel if the operation monitoring unit detects an activated parking brake and / or an idling position of a transmission in the motor vehicle. In other words, the control unit generates the control signal for activating the compressor operation of the compressor arrangement only if the activated parking brake and / or an idling position of the transmission of the motor vehicle is confirmed by the operation monitoring unit. It can thus be ensured that the vehicle is in a safe parking position, that is, at a standstill. If the transmission is designed as an automatic transmission, this can also be done by checking a transmission position in the park position “P”. The operation monitoring unit can be implemented, for example, by the control unit mentioned, which has an interface to a parking brake sensor and a transmission sensor of the motor vehicle. The parking brake can in particular be designed as an electronic handbrake.

In einer weiteren Ausführungsform ist vorgesehen, dass der Entnahmekanal durch eine schaltbare Versorgungsventileinheit zum Verbraucher hin verschließbar ist. Das heißt, die Verdichteranordnung weist eine Versorgungsventileinheit auf, die schaltbar ausgebildet ist, und die zwischen dem Entnahmekanal und dem Verbraucher angeordnet ist. In dem angeschlossenen Zustand des Entnahmekanals an den Verbraucher ist die Versorgungsventileinheit ausgebildet, in Abhängigkeit von einer Schaltstellung die Druckluft aus dem Entnahmekanal an den Verbraucher bereitzustellen oder die an den Verbraucher bereitgestellte Luft an eine Umgebung bereitzustellen. Somit kann die Versorgungsventileinheit beispielsweise zwei Schaltstellungen aufweisen, wobei sie in einer ersten Schaltstellung die Druckluft an den Verbraucher bereitstellt und in einer zweiten Schaltstellung die Druckluft aus dem Verbraucher an die Umgebung bereitstellt. Vorzugsweise ist die Versorgungsventileinheit dazu als Zwei-Wege-Ventil ausgebildet. Somit kann die Versorgungsventileinheit sowohl Druckluft über den Entnahmekanal an den Verbraucher bereitstellen als auch überschüssige Luft aus dem Verbraucher an die Umgebung abgeben. Anders ausgedrückt, kann mit der erfindungsgemäßen Versorgungsventileinheit der Verbraucher sowohl aufgepumpt als auch Luft aus dem Verbraucher abgelassen werden.
Dabei kann die Versorgungsventileinheit sowohl mechanisch, das heißt durch händisches Schalten beispielsweise durch eine Bedienperson, in eine jeweilige Schaltstellung oder auch elektrisch, das heißt beispielsweise durch Ansteuern der kraftwageninternen oder kraftwagenexternen Eingabeeinheit oder Eingabeeinrichtung, wie sie zuvor beschrieben wurde, in die jeweilige Schaltstellung geschaltet werden.In a further embodiment it is provided that the extraction channel can be closed off towards the consumer by a switchable supply valve unit. That is to say, the compressor arrangement has a supply valve unit which is designed to be switchable and which is arranged between the extraction channel and the consumer. When the extraction channel is connected to the consumer, the supply valve unit is designed to provide the compressed air from the extraction channel to the consumer or to provide the air made available to the consumer to the environment as a function of a switching position. Thus, the supply valve unit can, for example, have two switching positions, in a first switching position it provides the compressed air to the consumer and in a second switching position it supplies the compressed air from the consumer to the environment. For this purpose, the supply valve unit is preferably designed as a two-way valve. Thus, the supply valve unit can both provide compressed air to the consumer via the extraction channel and also release excess air from the consumer to the environment. In other words, the According to the invention, the consumer supply valve unit can be both pumped up and air drained from the consumer.
The supply valve unit can be switched mechanically, i.e. by manual switching, for example by an operator, into a respective switching position, or also electrically, i.e., for example, by controlling the input unit or input device that is internal to the vehicle or external to the vehicle, as described above, into the respective switching position .

Die Erfindung betrifft auch einen Kraftwagen mit einer Verdichteranordnung, wie sie zuvor beschrieben wurde. Der erfindungsgemäße Kraftwagen ist bevorzugt als Personenkraftwagen oder Lastkraftwagen, oder als Personenbus oder Motorrad ausgestaltet.The invention also relates to a motor vehicle with a compressor arrangement as described above. The motor vehicle according to the invention is preferably designed as a passenger vehicle or truck, or as a passenger bus or motorcycle.

Die Erfindung betrifft auch ein Verfahren zum Bereitstellen einer Druckluft an einen Verbraucher mittels einer Verdichteranordnung, wie sie zuvor beschreiben wurde. Bei dem Verbraucher kann es sich beispielsweise auch um einen Reifen des Kraftwagens handeln. Somit kann das Verfahren kann zum Beispiel auch genutzt werden, um eine Luftdruckkorrektur oder Luftdruckanpassung des Reifens vorzunehmen.The invention also relates to a method for providing compressed air to a consumer by means of a compressor arrangement as described above. The consumer can, for example, also be a tire of the motor vehicle. The method can thus also be used, for example, to carry out an air pressure correction or air pressure adjustment of the tire.

Zu der Erfindung gehören auch Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Kraftwagens und der Verfahrens, die Merkmale aufweisen, wie sie bereits im Zusammenhang mit den Weiterbildungen der erfindungsgemäßen Verdichteranordnung beschrieben worden sind, und umgekehrt. Aus diesem Grund sind die entsprechenden Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Kraftwagens oder Verfahrens hier nicht noch einmal beschrieben.The invention also includes developments of the motor vehicle according to the invention and the method which have features as they have already been described in connection with the further developments of the compressor arrangement according to the invention, and vice versa. For this reason, the corresponding developments of the motor vehicle or method according to the invention are not described again here.

Die Erfindung umfasst auch die Kombinationen der Merkmale der beschriebenen Ausführungsformen.The invention also includes the combinations of the features of the described embodiments.

Im Folgenden sind Ausführungsbeispiele der Erfindung beschrieben. Hierzu zeigt:

  • 1 eine schematische Darstellung einer Verdichteranordnung für einen Antrieb eines Kraftwagens; und
  • 2 eine schematische Darstellung eines Brennraums einer Verbrennungskraftmaschine als Verdichtereinheit der Verdichteranordnung.
Exemplary embodiments of the invention are described below. This shows:
  • 1 a schematic representation of a compressor arrangement for a drive of a motor vehicle; and
  • 2 a schematic representation of a combustion chamber of an internal combustion engine as a compressor unit of the compressor arrangement.

Bei den im Folgenden erläuterten Ausführungsbeispielen handelt es sich um bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung. Bei den Ausführungsbeispielen stellen die beschriebenen Komponenten der Ausführungsformen jeweils einzelne, unabhängig voneinander zu betrachtende Merkmale der Erfindung dar, welche die Erfindung jeweils auch unabhängig voneinander weiterbilden. Daher soll die Offenbarung auch andere als die dargestellten Kombinationen der Merkmale der Ausführungsformen umfassen. Des Weiteren sind die beschriebenen Ausführungsformen auch durch weitere der bereits beschriebenen Merkmale der Erfindung ergänzbar.The exemplary embodiments explained below are preferred embodiments of the invention. In the exemplary embodiments, the described components of the embodiments each represent individual features of the invention that are to be considered independently of one another and that also develop the invention independently of one another. Therefore, the disclosure is intended to include combinations of the features of the embodiments other than those shown. Furthermore, the described embodiments can also be supplemented by further features of the invention already described.

In den Figuren bezeichnen gleiche Bezugszeichen jeweils funktionsgleiche Elemente.In the figures, the same reference symbols denote functionally identical elements.

1 zeigt eine Verdichteranordnung 1 eines Kraftwagens, welche ausgebildet ist, kostengünstig mit geringem Bauraumbedarf saubere Druckluft, also keine Abgasluft, an einen mit Druckluft betätigbaren Verbraucher, wie beispielsweise eine druckluftbetriebene Wagenhubeinrichtung 3, bereitzustellen. Somit kann beispielsweise ein defektes Rad infolge eines Luftverlusts eines Reifens des Kraftwagens durch Aufbocken des Kraftwagens mithilfe der Wagenhubeinrichtung 3, also eines Hebemoduls oder Luftfedermoduls, ausgetauscht werden. Dazu weist die Verdichteranordnung 1 eine Verdichtereinheit 5 auf, die ausgebildet ist, in einem Kompressorbetrieb komprimierte Luft oder Druckluft D an den Verbraucher 3 bereitzustellen. 1 shows a compressor arrangement 1 a motor vehicle, which is designed, inexpensive with little installation space requirement, clean compressed air, that is, no exhaust air, to a consumer that can be operated with compressed air, such as a compressed air-operated carriage lifting device 3 to provide. Thus, for example, a defective wheel as a result of air loss in a tire of the motor vehicle can be caused by jacking up the motor vehicle with the aid of the vehicle lifting device 3 , i.e. a lifting module or air suspension module. To this end, the compressor arrangement 1 a compressor unit 5 which is designed to deliver compressed air or compressed air D to the consumer in a compressor operation 3 to provide.

Die Verdichtereinheit 5 kann beispielsweise als Verbrennungskraftmaschine oder elektrischer Turbolader oder Abgasturbolader des Kraftwagens ausgebildet sein. Die Druckluft D wird somit von einer Antriebskomponente des Kraftwagens selbst, nämlich der Verbrennungskraftmaschine oder dem Turbolader, erzeugt und bereitgestellt. Um nun die Druckluft D für die Wagenhubeinrichtung 3 zu erzeugen, weist die Verdichteranordnung 1 eine Steuerungseinheit 7 oder Steuerschaltung auf. Die Steuerungseinheit 7 ist, wie in 1 beispielhaft gezeigt, als Mikrocontroller oder Prozessor ausgebildet und kann zum Beispiel durch eine bereits bekannte Motorsteuerung realisiert sein. Damit die Verdichtereinheit 5 nun die Druckluft D an die Wagenhubeinrichtung 3 bereitstellt, ist die Steuerungseinheit 7 ausgebildet, ein Steuersignal zum Aktivieren des genannten Kompressorbetriebs an die Verdichtereinheit bereitzustellen. Der Kompressorbetrieb unterscheidet sich dabei von einem Normalbetrieb oder Verbrennungsbetrieb der Verdichtereinheit 5.The compressor unit 5 can for example be designed as an internal combustion engine or electric turbocharger or exhaust gas turbocharger of the motor vehicle. The compressed air D is thus generated and made available by a drive component of the motor vehicle itself, namely the internal combustion engine or the turbocharger. To now the compressed air D for the carriage lifting device 3 to generate, has the compressor arrangement 1 a control unit 7th or control circuit on. The control unit 7th is like in 1 shown by way of example, designed as a microcontroller or processor and can be implemented, for example, by an already known motor controller. So that the compressor unit 5 now the compressed air D to the carriage lifting device 3 is the control unit 7th designed to provide a control signal for activating said compressor operation to the compressor unit. The compressor operation differs from normal operation or combustion operation of the compressor unit 5 .

Die Aktivierung des Kompressorbetriebs, das Erzeugen der Druckluft D durch die Verdichtereinheit 5 und der Normalbetrieb kann anhand von 2 näher erläutert werden. In 2 ist die Verdichtereinheit 5 beispielhaft als Verbrennungskraftmaschine, insbesondere als Hubkolbenmotor ausgestaltet. Die Verbrennungskraftmaschine weist dabei bevorzugt eine Mehrzahl von Zylindern auf. Zur besseren Übersicht ist in 2 jedoch nur ein entsprechender Zylinder dargestellt. Durch den Zylinder, insbesondere Gehäuse des Zylinders (Zylinderkurbelgehäuse), ist ein Brennraum abgegrenzt oder gebildet. Der Brennraum der Verbrennungskraftmaschine, also der Verdichtereinheit 5, stellt dabei die Verdichterkammer 501 der Verdichtereinheit 5 dar. An der Verdichterkammer 501 sind wenigstens jeweils ein Einlasskanal 502 und ein Auslasskanal 503 angeordnet. Der Einlasskanal 502 und ein Auslasskanal 503 können zum Beispiel durch einen Zylinderkopf abgegrenzt oder gebildet sein, der an dem Zylinderkurbelgehäuse angeordnet ist. Der Einlasskanal 502 ist durch ein Einlassventil 504 verschließbar, wohingegen der Auslasskanal 503 durch ein entsprechendes Auslassventil 505 verschließbar ist. Das Einlassventil 504 und das Auslassventil 505 sind bevorzugt bewegbar in dem Brennraum gelagert und können zwischen einer Öffnungsstellung und Schließstellung bewegt werden. Zudem weist die Verdichtereinheit 5 noch ein der Verdichterkammer 501 zugeordnetes Verdichterelement 506 auf, welches in der jeweils zugeordneten Verdichterkammer 501 bewegbar ist. Das Verdichterelement 506 ist in 1 als Kolben oder Hubkolben ausgebildet. Die Verdichterelement 506 jeder der Verdichterkammern 501 der Verdichtereinheit 5 sind dabei über eine Kurbelwelle 507 miteinander verbunden, sodass eine Bewegung des jeweiligen Verdichterelements 506 in einem Normalbetrieb oder Verbrennungsbetrieb der Verbrennungskraftmaschine in bekannter Weise an die Kurbelwelle 507 übertragen und somit zum Betreiben des Kraftwagens genutzt werden kann. Zusätzlich zu dem Einlasskanal 502 und dem Auslasskanal 503 weist die jeweilige Verdichterkammer 501 noch einen durch eine Ventileinheit 508 verschließbaren Entnahmekanal 509 auf. Der Entnahmekanal 509 ist über eine Versorgungsventileinheit 510 zu dem jeweiligen Verbraucher, also beispielsweise der Wagenhubeinrichtung 3, hin verschließbar ausgebildet. Über diesen Entnahmekanal 509 wird in dem genannten Kompressorbetrieb die saubere Druckluft an den Verbraucher bereitgestellt.The activation of the compressor operation, the generation of the compressed air D by the compressor unit 5 and normal operation can be based on 2 are explained in more detail. In 2 is the compressor unit 5 designed for example as an internal combustion engine, in particular as a reciprocating piston engine. The internal combustion engine preferably has a plurality of cylinders. For a better overview, in 2 however, only one corresponding cylinder is shown. A combustion chamber is delimited or formed by the cylinder, in particular the housing of the cylinder (cylinder crankcase). The combustion chamber of the internal combustion engine, i.e. the compressor unit 5 , represents the compression chamber 501 the compressor unit 5 at the compression chamber 501 are at least one inlet channel each 502 and an exhaust port 503 arranged. The inlet port 502 and an exhaust port 503 can for example be delimited or formed by a cylinder head which is arranged on the cylinder crankcase. The inlet port 502 is through an inlet valve 504 closable, whereas the outlet channel 503 through a corresponding outlet valve 505 is lockable. The inlet valve 504 and the exhaust valve 505 are preferably movably mounted in the combustion chamber and can be moved between an open position and a closed position. In addition, the compressor unit 5 another one of the compression chamber 501 assigned compressor element 506 which is in the respectively assigned compression chamber 501 is movable. The compression element 506 is in 1 designed as a piston or reciprocating piston. The compression element 506 each of the compression chambers 501 the compressor unit 5 are doing this via a crankshaft 507 connected to each other, so that a movement of the respective compressor element 506 in normal operation or combustion operation of the internal combustion engine in a known manner to the crankshaft 507 can be transferred and thus used to operate the motor vehicle. In addition to the inlet port 502 and the outlet duct 503 indicates the respective compression chamber 501 another through a valve unit 508 closable removal channel 509 on. The extraction channel 509 is via a supply valve unit 510 to the respective consumer, for example the carriage lifting device 3 , designed to be closable. Via this removal channel 509 the clean compressed air is made available to the consumer in the said compressor operation.

Im Folgenden ist nun zunächst ein Normalbetrieb oder Verbrennungsbetrieb der Verdichtereinheit 5, also der Verbrennungskraftmaschine, kurz erläutert. Die Verbrennungskraftmaschine wird in dem Normalbetrieb bevorzugt in einem Viertaktbetrieb, umfassend vier Takte, betrieben. In einem ersten der Takte, dem Ansaugtakt, ist das Einlassventil 504 geöffnet (Öffnungsstellung) und das Auslassventil 505 geschlossen (Schließstellung) und das Verdichterelement 506, also der Kolben, wird mittels der Kurbelwelle 507 in einer Abwärtsbewegung oder Ansaugbewegung R1 derart in der Verdichterkammer 501 zu einem unteren Totpunkt T1 bewegt, dass Frischluft F, also Luft aus der Umgebung mit einem Atmosphärendruck von etwa 1013 mbar, in die Verdichterkammer 501 eingesaugt oder eingelassen wird. Zusätzlich wird in dem Ansaugtakt über ein Einspritzventil 511 Kraftstoff in die Verdichterkammer 501 eingespritzt.The following is now initially normal operation or combustion operation of the compressor unit 5 , so the internal combustion engine, briefly explained. In normal operation, the internal combustion engine is preferably operated in a four-stroke mode, comprising four strokes. The intake valve is in a first of the strokes, the intake stroke 504 open (open position) and the exhaust valve 505 closed (closed position) and the compressor element 506 , so the piston, is by means of the crankshaft 507 in a downward movement or suction movement R1 such in the compression chamber 501 to a bottom dead center T1 moves that fresh air F, so air from the environment with an atmospheric pressure of about 1013 mbar, into the compression chamber 501 is sucked in or let in. In addition, an injection valve is used in the intake stroke 511 Fuel into the compression chamber 501 injected.

In einem direkt daran anschließenden zweiten der Takte, dem Verdichtertakt, ist oder wird das Einlassventil 504 geschlossen (Schließstellung) und das Verdichterelement 506 wird in einer Aufwärtsbewegung oder Verdichterbewegung R2 derart in Richtung eines oberen Totpunkts T2 bewegt, dass das in der Verdichterkammer 501 befindliche Kraftstoff-Luft-Gemisch komprimiert wird und somit einen höheren Arbeitsdruck aufweist als der Atmosphärendruck. Ein üblicher Arbeitsdruck bei einer Verbrennungskraftmaschine liegt in etwa zwischen 8 und 50 Bar. Zudem wird das komprimierte Kraftstoff-Luft-Gemisch beispielsweise mittels einer Zündkerze 512 entzündet.In a second of the cycles, the compressor cycle, directly following this, the inlet valve is or will be 504 closed (closed position) and the compressor element 506 is in an upward or compressor movement R2 such in the direction of a top dead center T2 that moved that in the compression chamber 501 located fuel-air mixture is compressed and thus has a higher working pressure than atmospheric pressure. A normal working pressure in an internal combustion engine is approximately between 8 and 50 bar. In addition, the compressed fuel-air mixture is generated, for example, by means of a spark plug 512 ignited.

In einem direkt daran anschließenden dritten der Takte, dem Arbeitstakt verbrennt das Kraftstoff-Luftgemisch durch das Entzünden und expandiert, wodurch thermische Energie abgegeben wird, durch die das Verdichterelement 506 erneut in der Abwärtsbewegung R1 bewegt wird und dadurch die Kurbelwelle 507 angetrieben wird. Die thermische Energie wird durch Bewegen des Verdichterelements 506 in mechanische Arbeit umgewandelt.In a directly following third of the cycles, the work cycle, the fuel-air mixture burns through the ignition and expands, whereby thermal energy is given off by the compressor element 506 again in the downward movement R1 is moved and thereby the crankshaft 507 is driven. The thermal energy is generated by moving the compressor element 506 converted into mechanical work.

In einem direkt daran anschließenden vierten der Takte, dem Abgastakt, ist oder wird schließlich das Auslassventil 505 geöffnet (Öffnungsstellung) und das Verdichterelement 506 wird erneut über die Kurbelwelle 507 in einer Aufwärtsbewegung R2 derart bewegt, dass das verbrannte Kraftstoff-Luft-Gemisch in Form von Abgas G über den Auslasskanal 503, welcher an ein Abgasendrohr mündet, an die Umgebung abgegeben wird.In a fourth of the cycles directly following this, the exhaust cycle, the exhaust valve is or becomes 505 opened (open position) and the compressor element 506 is again on the crankshaft 507 in an upward movement R2 moved in such a way that the burned fuel-air mixture in the form of exhaust gas G via the exhaust port 503 , which opens into an exhaust pipe, is released into the environment.

Die Ventileinheit 508, welche den Entnahmekanal 509 abschließt ist während des Verbrennungsbetriebs in einen Sperrbetrieb oder Sperrzustand geschaltet und somit dauerhaft geschlossen. Der Entnahmekanal 509 ist somit gegenüber der Verdichterkammer 501 verschlossen oder abgeschirmt, sodass kein Abgas über den Entnahmekanal 509 zum Verbraucher gelangen kann.The valve unit 508 which the removal channel 509 completes is switched to a blocking operation or blocking state during combustion operation and is therefore permanently closed. The extraction channel 509 is thus opposite the compression chamber 501 closed or shielded so that no exhaust gas through the extraction channel 509 can reach the consumer.

Um den Verbraucher, also die Wagenhubeinrichtung 3, nun mit sauberer Druckluft D betrieben zu können, kann die Verdichtereinheit in einem Kompressorbetrieb als Kompressor betrieben werden. Zum Aktivieren des Kompressorbetriebs ist die Steuerungseinheit 7 ausgebildet, den Verbrennungsbetrieb in wenigstens einem der Brennräume, das heißt, in wenigstens einer der Verdichterkammern 501 der Verdichtereinheit 5, abzuschalten. Das heißt, die Steuerungseinheit 7 kann sowohl das Kraftstoffeinspritzventil 511 als auch die Zündkerze 512 der jeweiligen abzuschaltenden Verdichterkammer durch ansteuern mit dem Steuersignal S deaktivieren, sodass eine Kraftstoffeinspritzung und Zündung verhindert wird. Die einzelnen Arbeitsschritte oder Takte des Viertaktbetriebs bleiben jedoch auch im Kompressorbetrieb der Verbrennungskraftmaschine erhalten. Die Steuerungseinheit 7 kann somit als „cylinder on Demand“-Schaltung ausgebildet sein.To the consumer, i.e. the carriage lifting device 3 Now that it can be operated with clean compressed air D, the compressor unit can be operated as a compressor in a compressor mode. The control unit is used to activate the compressor operation 7th designed, the combustion operation in at least one of the combustion chambers, that is, in at least one of the compression chambers 501 the compressor unit 5 to switch off. That is, the control unit 7th can both the fuel injector 511 as well as the spark plug 512 Deactivate the respective compressor chamber to be switched off by activating it with the control signal S, so that fuel injection and ignition are prevented. However, the individual work steps or cycles of four-cycle operation also remain in Obtain compressor operation of the internal combustion engine. The control unit 7th can thus be designed as a “cylinder on demand” circuit.

Zusätzlich zum Deaktivieren des Verbrennungsbetriebs kann die Steuerungseinheit 7 noch die Ventileinheit 508 mit dem Steuersignal S ansteuern und dadurch in einen Durchlassbetrieb schalten. Die Ventileinheit 508 ist somit bevorzugt als Schaltventileinheit ausgebildet. Das heißt, sie kann in dem Durchlassbetrieb beispielsweise durch Ansteuern in einen aktivierten Zustand (Durchlassbetrieb) oder in einen deaktivierten Zustand (Sperrbetrieb) geschaltet werden. Vorzugsweise umfasst die Ventileinheit außerdem dabei ein Druckbegrenzungsventil und ein Rückschlagventil. Durch das Rückschlagventil kann sichergestellt werden, dass die in dem zweiten Takt erzeugte Druckluft D nur einseitig, das heißt bevorzugt in eine Strömrichtung R3, von der Verdichtungskammer 501 in den Entnahmekanal 509 strömen kann. Durch das Druckbegrenzungsventil ist die Ventileinheit 508 außerdem ausgebildet, nur Druckluft D mit einem Arbeitsdruck innerhalb eines vorgegebenen Druckbereichs, zum Beispiel zwischen 3 bar und 10 bar, von der Verdichterkammer 501 in den Entnahmekanal 509 strömen oder passieren zu lassen. Bei Erreichen des vorgegebenen Druckbereichs, das heißt bei Überschreiten oder Unterschreiten des durch den jeweiligen Arbeitsdruck festgelegten Druckbereichs, bleibt die Ventileinheit somit verschlossen, während sie innerhalb des vorgegebenen Druckbereichs geöffnet ist, sodass die Druckluft D an den Verbraucher bereitgestellt werden kann. Somit ist das Entnahmeventil beziehungsweise die Ventileinheit 508 vorzugsweise so ausgebildet, dass nur ein fest gedrosselter, das heißt ein voreingestellter, Druck in die Druckleitung, das heißt den Entnahmekanal 509 zum Verbraucher, bereitgestellt wird.In addition to deactivating the combustion mode, the control unit 7th nor the valve unit 508 control with the control signal S and thereby switch to open-loop operation. The valve unit 508 is thus preferably designed as a switching valve unit. In other words, it can be switched to an activated state (open mode) or to a deactivated state (blocking mode) in open mode, for example by being controlled. The valve unit preferably also includes a pressure limiting valve and a check valve. The check valve can ensure that the compressed air D generated in the second cycle is only one-sided, that is, preferably in one flow direction R3 , from the compression chamber 501 into the removal channel 509 can flow. The valve unit is through the pressure relief valve 508 also designed, only compressed air D with a working pressure within a predetermined pressure range, for example between 3 bar and 10 bar, from the compression chamber 501 into the removal channel 509 pour or let pass. When the specified pressure range is reached, that is, when the pressure range specified by the respective working pressure is exceeded or not reached, the valve unit remains closed while it is open within the specified pressure range, so that the compressed air D can be made available to the consumer. Thus the extraction valve or the valve unit is 508 preferably designed so that only a firmly throttled, that is a preset, pressure in the pressure line, that is, the extraction channel 509 to the consumer.

Durch Abschalten des Verbrennungsbetriebs in dem jeweiligen Brennraum und aktivieren des Durchlassbetriebs der Ventileinheit 508 kann somit im zweiten Takt (Verdichtertakt) die Druckluft D über den Entnahmekanal 509 an den Verbraucher bereitgestellt werden. In einer besonders bevorzugten Ausgestaltung kann die Steuerungseinheit 7 auch ausgebildet sein, das Einlassventil 504 und das Auslassventil 505 derart anzusteuern, dass sowohl im zweiten Takt als auch im vierten Takt Druckluft D erzeugt und über den Entnahmekanal 509 an den Verbraucher bereitgestellt werden kann. Dazu kann die Steuerungseinheit 7 beispielsweise jeweils im ersten Takt und im dritten Takt das Einlassventil 504 zum Ansaugen von Frischluft F öffnen, wohingegen das Auslassventil 505 in dieser Ausgestaltung dauerhaft geschlossen bleibt.By switching off the combustion mode in the respective combustion chamber and activating the pass-through mode of the valve unit 508 can thus in the second cycle (compressor cycle) the compressed air D via the extraction channel 509 made available to the consumer. In a particularly preferred embodiment, the control unit 7th also be designed, the inlet valve 504 and the exhaust valve 505 to be controlled in such a way that compressed air D is generated both in the second cycle and in the fourth cycle and via the extraction channel 509 can be provided to the consumer. The control unit 7th for example, the inlet valve in the first cycle and in the third cycle 504 open to suck in fresh air F, whereas the exhaust valve 505 remains permanently closed in this embodiment.

Zum Bereitstellen der Druckluft D an den Verbraucher ist die Versorgungsventileinheit 510 bevorzugt als schaltbare Versorgungsein- und - auslassventileinheit ausgebildet. Das heißt, die Versorgungsventileinheit 510 kann in Abhängigkeit von einer Schaltstellung die erzeugte Druckluft entweder an den Verbraucher bereitstellen oder die in dem Verbraucher gespeicherte oder hinterlegte Druckluft zurück an die Umgebung abgeben. Somit kann der Verbraucher, also beispielsweise die Wagenhubeinrichtung 3, entweder angehoben oder abgesenkt werden.The supply valve unit is used to provide the compressed air D to the consumer 510 preferably designed as a switchable supply inlet and outlet valve unit. That is, the supply valve unit 510 Depending on a switching position, the compressed air generated can either be made available to the consumer or the compressed air stored or stored in the consumer can be returned to the environment. Thus, the consumer, for example the carriage lifting device 3 , either raised or lowered.

Damit das Steuersignal S durch die Steuerungseinheit 7 zum Aktivieren des Kompressorbetriebs der Verdichtereinheit 5 bereitgestellt wird, umfasst die Verdichteranordnung 1, wie in 1 gezeigt, eine Kommunikationseinheit 9. Die Kommunikationseinheit 9 ist ausgebildet, ein Aktivierungssignal A von einer kraftwagenexternen Eingabeeinrichtung 11 zu empfangen und das Aktivierungssignal A als Eingangssignal an die Steuerungseinheit 7 zu übertragen. Somit wird nur dann die Druckluft D über den Entnahmekanal 509 zur Versorgung des Verbrauchers bereitgestellt, wenn die Kommunikationseinheit 9 das Aktivierungssignal A von der kraftwagenexternen Eingabeeinrichtung 11 empfängt. Die Kommunikationseinheit ist dabei bevorzugt als Funkmodul, insbesondere als WLAN-Modul oder NFC-Modul ausgebildet und kann dadurch eine Funkverbindung zur Datenübertragung mit der kraftwagenexternen Eingabeeinrichtung 11, welche ebenfalls eine entsprechende Kommunikationseinrichtung aufweist, aufbauen. Die kraftwagenexterne Eingabeeinrichtung 11 ist bevorzugt als mobiles Endgerät oder Tablet ausgebildet. Somit kann eine Bedienperson, wie beispielsweise ein Insasse oder Nutzer des Kraftwagens, das Bereitstellen der Druckluft D über sein mobiles Endgerät steuern. Dazu kann auf dem mobilen Endgerät beispielsweise eine entsprechende Anwendung (App) vorgesehen sein. Somit kann die Verdichteranordnung 1 mittels der Eingabeeinrichtung 11 ferngesteuert werden.So that the control signal S through the control unit 7th to activate the compressor operation of the compressor unit 5 is provided, comprises the compressor arrangement 1 , as in 1 shown, a communication unit 9 . The communication unit 9 is designed to receive an activation signal A from an input device external to the vehicle 11 to receive and the activation signal A as an input signal to the control unit 7th transferred to. Thus, only then is the compressed air D via the extraction channel 509 provided to supply the consumer when the communication unit 9 the activation signal A from the input device external to the vehicle 11 receives. The communication unit is preferably designed as a radio module, in particular as a WLAN module or NFC module, and can thereby establish a radio connection for data transmission with the input device external to the vehicle 11 , which also has a corresponding communication device. The input device external to the vehicle 11 is preferably designed as a mobile device or tablet. An operator, such as an occupant or user of the motor vehicle, can therefore control the provision of the compressed air D via his mobile terminal. For this purpose, for example, a corresponding application (app) can be provided on the mobile terminal device. Thus, the compressor arrangement 1 by means of the input device 11 be remotely controlled.

Zusätzlich oder alternativ kann die Verdichteranordnung 1, wie in 1 gezeigt, auch eine Umgebungsüberwachungseinheit 13 aufweisen. Diese kann, wie in 1 gezeigt, beispielsweise als Kamera mit einer entsprechenden Auswerteelektronik ausgebildet sein. Die Umgebungsüberwachungseinheit 13 ist dabei ausgebildet, einen Innenraum des Kraftwagens sowie eine Umgebung des Kraftwagens zu überwachen und festzustellen, ob sich ein Insasse in dem Kraftwagen oder in einem vorgegebenen Bereich in der Umgebung des Kraftwagens befindet. Wie in 1 gezeigt, kann das Feststellen oder Überprüfen zum Beispiel auch durch die Steuerungseinheit 7 übernommen werden. Dazu überträgt die Umgebungsüberwachungseinheit 13 die erfassten Umgebungsdaten an die Steuerungseinheit 7, welche die Umgebungsdaten U anschließend auswertet. Zum Auswerten kann die Steuerungseinheit 7 beispielsweise einen Mustererkennungsalgorithmus oder einen Distanzmessalgorithmus nutzen. Nur falls das Auswerten ergibt, dass sich kein Insasse in dem Kraftwagen oder in dem vorgegebenen Bereich in der Umgebung des Kraftwagens befindet, kann die Steuerungseinheit 7 anschließend das Steuersignal S zum Aktivieren des Kompressorbetriebs der Verdichtereinheit 5 aktivieren. Dadurch kann sichergestellt werden, dass eine Unfallgefahr oder Verletzungsgefahr eines Nutzers bei der Nutzung oder dem Betrieb der Verdichteranordnung 1 vermieden werden kann.Additionally or alternatively, the compressor arrangement 1 , as in 1 also shown an environmental monitoring unit 13 exhibit. As in 1 shown, for example, be designed as a camera with appropriate evaluation electronics. The environmental monitoring unit 13 is designed to monitor an interior of the motor vehicle and the surroundings of the motor vehicle and to determine whether an occupant is in the motor vehicle or in a predetermined area in the vicinity of the motor vehicle. As in 1 shown, the determination or checking can also be done, for example, by the control unit 7th be taken over. The environmental monitoring unit transmits for this purpose 13 the captured environmental data to the control unit 7th , which then evaluates the environmental data U. The control unit 7th for example, use a pattern recognition algorithm or a distance measurement algorithm. Just in case the evaluation shows that there is no occupant in the motor vehicle or in the predetermined area in the vicinity of the motor vehicle, the control unit can 7th then the control signal S for activating the compressor operation of the compressor unit 5 activate. This can ensure that there is a risk of accident or injury to a user when using or operating the compressor arrangement 1 can be avoided.

Zusätzlich oder alternativ kann die Verdichteranordnung 1 auch noch eine Betriebsüberwachungseinheit 15 aufweisen. Die Betriebsüberwachungseinheit 15 ist insbesondere dazu ausgebildet, einen Betriebszustand des Kraftwagens zu überwachen und insbesondere festzustellen, ob eine Feststellbremse, insbesondere eine elektronische Handbremse, des Kraftwagens und/oder eine Leerlaufstellung eines Getriebes des Kraftwagens aktiviert ist. Bevorzugt kann die Betriebsüberwachungseinheit 15 beispielsweise als Bremssensor oder als Getriebesensor des Kraftwagens ausgebildet sein, welcher ein jeweiliges Betriebssignal B an die Steuerungseinheit 7 bereitstellt. Die Steuerungseinheit 7 kann das bereitgestellte Betriebssignal B mit einem vorgegebenen Betriebssignal vergleichen, welches darstellt, dass die Feststellbremse aktiviert und/oder die Leerlaufstellung des Getriebes des Kraftwagens vorliegt. Nur falls das vorgegebene Betriebssignal mit dem erfassten Betriebssignal B übereinstimmt, wird anschließend von der Steuerungseinheit 7 das Steuersignal 7 zum Aktivieren des Kompressorbetriebs der Verdichtereinheit 5 erzeugt.Additionally or alternatively, the compressor arrangement 1 also an operational monitoring unit 15th exhibit. The operational monitoring unit 15th is designed in particular to monitor an operating state of the motor vehicle and in particular to determine whether a parking brake, in particular an electronic handbrake, of the motor vehicle and / or a neutral position of a transmission of the motor vehicle is activated. The operation monitoring unit can preferably 15th be designed for example as a brake sensor or as a transmission sensor of the motor vehicle, which sends a respective operating signal B to the control unit 7th provides. The control unit 7th can compare the provided operating signal B with a predetermined operating signal, which represents that the parking brake is activated and / or the idling position of the transmission of the motor vehicle is present. Only if the specified operating signal corresponds to the detected operating signal B will the control unit then 7th the control signal 7th to activate the compressor operation of the compressor unit 5 generated.

Zusammengefasst beschreibt die Erfindung somit eine Strategie oder ein Verfahren zum Betreiben der Verdichteranordnung sowie die Verdichteranordnung, um eine gesteigerte Assistenz bei einem Reifenschaden und einen daraus resultierenden Räderwechsel zu ermöglichen, wobei die Verdichteranordnung dazu lediglich nur eigene Komponenten nutzt. Anders ausgedrückt erfolgt der Betrieb des Verbrauchers, also der Wagenhubeinrichtung 3 oder des Luftfedermoduls beispielsweise durch den Verbrennungsmotor (Verbrennungskraftmaschine) des Kraftwagens. In der Erfindung wird dies gelöst, indem ein Druckschlauch (Entnahmekanal 509) an ein Dekompressionsventil (Ventileinheit 508) eines Antriebsmotors (Verdichtereinheit 5), insbesondere zylinderkopfseitig an einen Zylinder (Verdichterkammer 501) eines Verbrennungsmotors (Verbrennungskraftmaschine) angeschlossen wird. Das Dekompressionsventil ist dabei als elektrisch geregeltes Schaltventil ausgebildet und leitet bevorzugt nur während des Verdichtungshubs (zweiter Takt) eines beliebigen Zylinders des Verbrennungsmotors einen Luftvolumenstrom mit Überdruck (Druckluft) in den Druckschlauch zu dem Luftfedermodul. Die Steuerung, das heißt das Bereitstellen des Luftvolumenstroms vom Motor, erfolgt bevorzugt kraftfahrzeugseitig über ein Motorsteuergerät (Steuerungseinheit 7), welche als Zylinder-on-Demand (ZOD)-Einrichtung ausgebildet ist. Die ZOD-Einrichtung sorgt dabei für eine selektive Zylinderabschaltung in Form von einer selektiven Zündungsabschaltung und Kraftstoffeinspritzabschaltung für lediglich einen Zylinder des Verbrennungsmotors. Dadurch wird die durch den Verbrennungsmotor über einen Luftfilter angesaugte gereinigte Luft für den Antrieb, also zum Versorgen des Luftfederhebemoduls, verhindert. Das heißt, dass beim Motorleerlauf beispielsweise ein Zylinder eines Sechszylindermotors verbrennungstechnisch abgeschaltet wird. Insgesamt zeigt die Erfindung somit, wie beispielsweise ein Verbrennungsmotor als Kompressor betrieben werden kann, um eine gesteigerte Assistenz bei einem Radwechsel eines Kraftwagens realisieren zu können. Die Verdichteranordnung bietet neben der beschriebenen Assistenz bei einem Radwechsel als Hebevorrichtung auch eine Assistenz hinsichtlich einer allgemeinen Luftdruckkontrolle des Reifens. Beispielsweise kann ein nicht korrekter Luftdruck (Istluftdruck) eines Ersatzreifens oder ein Luftdruck nach einer Pannenset-Reparatur auf Sollvorgabe (Sollluftdruck) eingestellt werden.In summary, the invention thus describes a strategy or a method for operating the compressor arrangement and the compressor arrangement in order to enable increased assistance in the event of tire damage and a resulting wheel change, the compressor arrangement only using its own components for this purpose. In other words, the consumer, that is to say the carriage lifting device, is operated 3 or the air suspension module, for example, by the internal combustion engine (internal combustion engine) of the motor vehicle. In the invention, this is achieved by using a pressure hose (extraction channel 509 ) to a decompression valve (valve unit 508 ) of a drive motor (compressor unit 5 ), in particular on the cylinder head side to a cylinder (compression chamber 501 ) of an internal combustion engine (internal combustion engine) is connected. The decompression valve is designed as an electrically controlled switching valve and preferably only directs an air volume flow with excess pressure (compressed air) into the pressure hose to the air suspension module during the compression stroke (second cycle) of any cylinder of the internal combustion engine. The control, i.e. the provision of the air volume flow from the engine, is preferably carried out on the motor vehicle side via an engine control unit (control unit 7th ), which is designed as a cylinder-on-demand (ZOD) device. The ZOD device ensures selective cylinder deactivation in the form of selective ignition deactivation and fuel injection deactivation for only one cylinder of the internal combustion engine. This prevents the cleaned air sucked in by the internal combustion engine via an air filter for the drive, i.e. for supplying the air spring lifting module. This means that when the engine is idling, for example, a cylinder of a six-cylinder engine is switched off for combustion purposes. Overall, the invention thus shows how, for example, an internal combustion engine can be operated as a compressor in order to be able to provide increased assistance when changing a wheel in a motor vehicle. In addition to the described assistance when changing a wheel as a lifting device, the compressor arrangement also offers assistance with regard to a general air pressure control of the tire. For example, an incorrect air pressure (actual air pressure) of a replacement tire or an air pressure after a breakdown kit repair can be set to the target value (target air pressure).

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Claims (10)

Verdichteranordnung (1) für einen Antrieb eines Kraftwagens, mit wenigstens einer Verdichterkammer (501), welche wenigstens einen jeweiligen Einlasskanal (502) und Auslasskanal (503) aufweist und innerhalb welcher ein jeweils zugeordnetes Verdichterelement (506) bewegbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens eine Verdichterkammer (501) zusätzlich einen durch eine Ventileinheit (508) verschließbaren Entnahmekanal (509) aufweist, über welchen Druckluft (D) zur Versorgung eines mit Druckluft (D) betätigbaren Verbrauchers (3) entnehmbar ist.Compressor arrangement (1) for a drive of a motor vehicle, with at least one compression chamber (501) which has at least one respective inlet channel (502) and outlet channel (503) and within which a respective assigned compressor element (506) can be moved, characterized in that the at least one compression chamber (501) additionally has a removal channel (509) which can be closed by a valve unit (508) and via which compressed air (D) for supplying a consumer (3) actuatable with compressed air (D) can be removed. Verdichteranordnung (1) nach Anspruch 1, wobei die Verdichteranordnung (1) als eine Verdichtereinheit (5) eine Verbrennungskraftmaschine, mit einer Mehrzahl von Brennräumen als Verdichterkammern (501) , umfasst, welche wenigstens den jeweiligen Einlasskanal (502) und Auslasskanal (503) aufweisen und innerhalb welcher jeweils zugeordnete Kolben als Verdichterelemente (506) bewegbar sind, und die Verdichteranordnung (1) eine Steuerungseinheit (7) aufweist, welche dazu ausgebildet ist, den Verbrennungsbetrieb in wenigstens einem der Brennräume abzuschalten.Compressor arrangement (1) according to Claim 1 , wherein the compressor arrangement (1) as a compressor unit (5) comprises an internal combustion engine, with a plurality of combustion chambers as compression chambers (501), which have at least the respective inlet channel (502) and outlet channel (503) and within which each assigned piston as Compressor elements (506) are movable, and the compressor arrangement (1) has a control unit (7) which is designed to switch off the combustion operation in at least one of the combustion chambers. Verdichteranordnung (1) nach Anspruch 1, wobei die Verdichteranordnung (1) als eine Verdichtereinheit (5) einen elektrischen Turbolader mit der wenigstens einen Verdichterkammer (501), dem jeweiligen Verdichterelement (506), dem jeweiligen Einlasskanal (502) und Auslasskanal (503) und dem Entnahmekanal (509) umfasst.Compressor arrangement (1) according to Claim 1 , wherein the compressor arrangement (1) as a compressor unit (5) comprises an electric turbocharger with the at least one compressor chamber (501), the respective compressor element (506), the respective inlet channel (502) and outlet channel (503) and the extraction channel (509) . Verdichteranordnung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Ventileinheit (508) als eine Schaltventileinheit ausgebildet ist und die Verdichteranordnung (1) eine Steuerungseinheit (7) aufweist, welche ausgebildet ist, die Ventileinheit (508) in Abhängigkeit von einem Arbeitsbetrieb der Verdichteranordnung (1) in einen Durchlassbetrieb oder einen Sperrbetrieb zu schalten.Compressor arrangement (1) according to one of the preceding claims, wherein the valve unit (508) is designed as a switching valve unit and the compressor arrangement (1) has a control unit (7) which is designed to operate the valve unit (508) as a function of an operating mode of the compressor arrangement (1) switch to open or closed mode. Verdichteranordnung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Ventileinheit (508) wenigstens ein Druckbegrenzungsventil aufweist und in einem Durchlassbetrieb ausgebildet ist, nur Druckluft (D) mit einem Druck innerhalb eines vorgegebenen Druckbereichs von der Verdichterkammer (501) in den Entnahmekanal (509) strömen zu lassen.Compressor arrangement (1) according to one of the preceding claims, wherein the valve unit (508) has at least one pressure relief valve and is designed in a pass-through mode, only compressed air (D) with a pressure within a predetermined pressure range from the compression chamber (501) into the extraction channel (509 ) to flow. Verdichteranordnung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Verdichteranordnung (1) wenigstens eine Kommunikationseinheit (9) aufweist und über den Entnahmekanal (509) nur dann die Druckluft (D) zur Versorgung des Verbrauchers (3) entnehmbar ist, wenn die Kommunikationseinheit (9) ein Aktivierungssignal (A) von einer kraftwagenexternen Eingabeeinrichtung (11) empfängt.Compressor arrangement (1) according to one of the preceding claims, wherein the compressor arrangement (1) has at least one communication unit (9) and the compressed air (D) for supplying the consumer (3) can only be removed via the extraction channel (509) when the communication unit (9) receives an activation signal (A) from an input device (11) external to the vehicle. Verdichteranordnung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Verdichteranordnung (1) wenigstens eine Umgebungsüberwachungseinheit (13) aufweist und über den Entnahmekanal (509) nur dann die Druckluft (D) zur Versorgung des Verbrauchers (3) entnehmbar ist, wenn die Umgebungsüberwachungseinheit (13) keine Insassen in einem vorgegebenen Bereich in der Umgebung des Kraftwagens detektiert.Compressor arrangement (1) according to one of the preceding claims, wherein the compressor arrangement (1) has at least one environmental monitoring unit (13) and the compressed air (D) for supplying the consumer (3) can only be removed via the extraction channel (509) if the environmental monitoring unit (13) no occupants detected in a predetermined area in the vicinity of the motor vehicle. Verdichteranordnung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Verdichteranordnung (1) eine Betriebsüberwachungseinheit (15) aufweist und über den Entnahmekanal (509) nur dann die Druckluft (D) zur Versorgung des Verbrauchers (3) entnehmbar ist, wenn die Betriebsüberwachungseinheit (15) eine aktivierte Feststellbremse und/oder eine Leerlaufstellung eines Getriebes des Kraftwagens detektiert.Compressor arrangement (1) according to one of the preceding claims, wherein the compressor arrangement (1) has an operation monitoring unit (15) and the compressed air (D) for supplying the consumer (3) can only be removed via the extraction channel (509) if the operation monitoring unit ( 15) an activated parking brake and / or a neutral position of a transmission of the motor vehicle is detected. Verdichteranordnung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Entnahmekanal (509) durch eine schaltbare Versorgungsventileinheit (510) zum Verbraucher (3) verschließbar ist und die Versorgungsventileinheit (510) im angeschlossenen Zustand an den Verbraucher (3) ausgebildet ist, in Abhängigkeit von einer Schaltstellung die Druckluft (D) aus dem Entnahmekanal (509) an den Verbraucher (3) bereitzustellen, der die an den Verbraucher (3) bereitgestellte Luft an eine Umgebung bereitzustellen.Compressor arrangement (1) according to one of the preceding claims, wherein the extraction channel (509) can be closed by a switchable supply valve unit (510) to the consumer (3) and the supply valve unit (510) is formed in the connected state to the consumer (3), depending from a switching position to provide the compressed air (D) from the extraction channel (509) to the consumer (3), which provides the air supplied to the consumer (3) to an environment. Kraftwagen mit einer Verdichteranordnung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche.Motor vehicle with a compressor arrangement (1) according to one of the preceding claims.
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