EP2655883B1

EP2655883B1 - Ventileinrichtung zur steuerung der luftzufuhr für einen kompressor eines fahrzeugs sowie kompressorsystem und verfahren zur steuerung eines kompressorsystems

Info

Publication number: EP2655883B1
Application number: EP11793782.1A
Authority: EP
Inventors: Huba NÉMETH; Laslo Menyhart
Original assignee: Knorr Bremse Systeme fuer Nutzfahrzeuge GmbH
Current assignee: Knorr Bremse Systeme fuer Nutzfahrzeuge GmbH
Priority date: 2010-12-22
Filing date: 2011-12-07
Publication date: 2019-07-03
Anticipated expiration: 2031-12-07
Also published as: BR112013015617A2; US9422856B2; MX2013007250A; JP5976667B2; JP2014504346A; MX336668B; CN103270302A; CN103270302B; US20130276764A1; BR112013015617B1; KR101935063B1; DE102010055692A1; EP2655883A1; WO2012084517A1; RU2013133996A; RU2584765C2; KR20130131396A

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Kompressorsystem mit einem. Kompressor eines Fahrzeugs und mit einer Ventileinrichtung zur Steuerung der Luftzufuhr für den Kompressor. Die Erfindung betrifft außerdem ein Verfahren zur Steuerung einer Luftzufuhr für einen Kompressor eines Kompressorsystems eines Fahrzeugs.
Bei modernen Fahrzeugen, insbesondere Nutzfahrzeugen, werden häufig mit Druckluft betriebene Systeme eingesetzt. Derartige Systeme finden sich beispielsweise in Bremssystemen und Federungssystemen. Zur Erzeugung und Aufbereitung der Druckluft werden Druckluftaufbereitungsanlagen eingesetzt, die beispielsweise Druckluft erzeugen, filtern, speichern und an die entsprechenden Systeme weiterleiten. Derartige Druckluftaufbereitungsanlagen finden beispielsweise bei Lastkraftwagen, Schienenfahrzeugen und Traktoren Einsatz und weisen einen Kompressor und zugehörige Komponenten eines Kompressorsystems auf, um Luft unter Druck zu setzen. Um eine effiziente Ausnutzung von Energie aus einer zentralen Antriebseinrichtung wie einem Motor zu erreichen, werden bei derartigen Fahrzeugen häufig Turbolader eingesetzt. Über einen Turbolader kann Energie beispielsweise aus einer Abgasströmung gezogen werden. Es ist bereits bekannt, einen Turbolader dazu zu verwenden, Luft vorzuverdichten, bevor sie dem Kompressor der Druckluftaufbereitungseinrichtung beziehungsweise dem Kompressorsystem zugeführt wird, um das aus dem Kompressor strömende Luftvolumen pro Zeit zu erhöhen. Aus dem Dokument WO 2009/146866 A1 ist es in diesem Zusammenhang bekannt, den Kompressor entweder mit durch einen Turbolader vorverdichtete Luft oder mit Umgebungsluft zu versorgen, die unter Umgehung des Turboladers dem Kompressor zugeführt wird.
Weitere Kompressorsysteme für Fahrzeuge sind bereits aus dem Stand der Technik bekannt.
So zeigt die DE 24 29 976 A1 einen Kompressor mit einem Antriebsmotor, mit einem von dessen Antriebewelle Rotations-Schraubenverdichter, an welchen Verbraucher für Druckluft anschliessbar sind, und mit einem Turbolader, dessen Turbine von Abgangsgasen des Motors beaufschlagbar ist. Ferner ist darin gezeigt, dass der Verdichter des Turboladers als Vorverdichter in den Strömungsweg der zu komprimierenden Luft zwischen dem Einlass und dem von der Antriebswelle angetriebenen Verdichter angebracht ist.
Ferner offenbart die US 2003/217775 A1 ein Fluidventil mit einem Kolben zur Steuerung des Fluidstroms durch das Ventil. Das Fluidventil enthält ein Gehäuse mit mindestens einem Ein- und Ausgang. Ferner ist eine Gewindespindel im Gehäuse mit einem Verbindungselement verbunden, um den Kolben bei Drehung der Welle zu bewegen und den Flüssigkeitsstrom zu steuern.
Zudem zeigt die US 2009/114296 A1 ein Ventil, bei welchem beim Zuführen eines Fluids zu dessen ersten Strömungskanal Luft aus einem Lufteinlasskanal in einen Pneumatikzylinder eingeleitet wird. Eine Betätigungsplatte gleitet und treibt eine Welle in eine solche Position zurück, dass eine zweite Dichtfläche einer Dichtungsplatte an einer Wand anliegt. Ein weiterer Pneumatikzylinder wird dabei in eine solche Position bewegt, dass eine Dichtfläche einer Dichtungsplatte an einer Wand anliegt, wodurch eine Öffnung verschlossen wird.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine möglichst zuverlässige, einfache und preisgünstige Möglichkeit bereitzustellen, einem Kompressor eines Fahrzeugs wahlweise Umgebungsluft oder vorverdichtete Luft zuzuführen.
Diese Aufgabe wird durch die Merkmale der unabhängigen Ansprüche gelöst.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen.
Erfindungsgemäß ist das Kompressorsystem mit einem Kompressor für ein Fahrzeug und mit einer Ventileinrichtung zur Steuerung der Luftzufuhr für den Kompressor des Fahrzeugs vorgesehen, wobei die Ventileinrichtung ein Ventilgehäuse umfasst, welches aufweist:

einen ersten Drucklufteingang zum Anschluss an eine Umgebungsluftzuführung, wobei der erste Drucklufteingang der Ventileinrichtung an die Umgebungsluftzuführung angeschlossen oder anschließbar ist;
einen zweiten Drucklufteingang zum Anschluss an eine Ladeluftzuführung, über die vorverdichtete Luft zuführbar ist, wobei der zweite Drucklufteingang an die Ladeluftzuführung zum Zuführen von vorverdichteter Luft angeschlossen oder anschließbar ist;
einen Druckluftausgang zum Anschluss an den Kompressor, wobei der Druckluftausgang der Ventileinrichtung zur Druckluftzufuhr an den Kompressor angeschlossen oder anschließbar ist;
wobei die Ventileinrichtung einen ersten Schaltzustand aufweist, in dem der Druckluftausgang fluidleitend mit dem ersten Drucklufteingang verbunden ist, und
die Ventileinrichtung einen zweiten Schaltzustand aufweist, in dem der Druckluftausgang fluidleitend mit dem zweiten Drucklufteingang verbunden ist, und
wobei
die Ventileinrichtung mindestens einen dritten Schaltzustand aufweist, in dem der erste Drucklufteingang und der zweite Drucklufteingang fluidleitend mit dem Druckluftausgang verbunden sind, wobei die Ventileinrichtung ferner eine Schalteinrichtung aufweist, die es vermag, die Ventileinrichtung zwischen dem ersten Schaltzustand,dem zweiten Schaltzustand und dem dritten Schaltzustand umzuschalten. Somit kann auf einfache Art und Weise eine Umschaltung zwischen einer Umgebungsluftzufuhr und einer Ladeluftzufuhr zu dem Kompressor erfolgen. Die Ventileinrichtung kann insbesondere für die Verwendung bei einem Kompressorsystem eines Fahrzeugs vorgesehen sein. Die Ventileinrichtung weist neben zwei Drucklufteingängen insbesondere nur einen Ausgang zum Anschluss an den Kompressor auf. Die Schalteinrichtung beziehungsweise die Ventileinrichtung kann zum Umschalten zwischen Schaltzuständen elektrisch oder pneumatisch ansteuerbar sein. Es ist vorstellbar, dass im Bereich des Druckluftausgangs, im Druckluftausgang oder stromab des Druckluftausgangs eine Sensoreinrichtung anschließbar oder angeschlossen ist. Die Sensoreinrichtung kann insbesondere einen Drucksensor und/oder einen Flusssensor aufweisen. Es ist zweckmäßig, wenn die Sensoreinrichtung beziehungsweise ihre Sensoren an eine elektronische Steuereinrichtung angeschlossen sind. Es ist vorstellbar, die Sensoreinrichtung als Teil der Ventileinrichtung und/oder als Teil eines Kompressorsystems auszubilden oder anzusehen. Die Sensoreinrichtung kann dazu ausgebildet oder angeschlossen sein, den Schaltzustand der Ventileinrichtung zu bestimmen und/oder Daten für eine Ermittelung und/oder Steuerung des Schaltzustands zu ermitteln und zu übertragen. Die Ventileinrichtung kann eine elektronische Steuereinrichtung aufweisen und/oder an eine elektronische Steuereinrichtung angeschlossen oder anschließbar sein. Eine derartige Steuereinrichtung kann insbesondere zum Ansteuern und/oder Schalten der Ventileinrichtung beziehungsweise der Schalteinrichtung zwischen unterschiedlichen Schaltzuständen ausgebildet sein. Es kann vorgesehen sein, dass die elektronische Steuereinrichtung der Ventileinrichtung zur Kommunikation mit mindestens einer weiteren, möglicherweise übergeordneten, Steuereinrichtung des Fahrzeugs angeschlossen oder anschließbar ist. Insbesondere kann die Schalteinrichtung zur Ansteuerung durch die Steuereinrichtung ausgebildet sein. Es ist zweckmäßig, wenn eine Sensoreinrichtung zur Signalübertragung an eine entsprechende Steuereinrichtung angeschlossen ist. Die Ventileinrichtung kann derart ausgebildet sein, dass sie in jedem Schaltzustand eine fluidleitende Verbindung ihres einzigen Ausgangs, nämlich des Druckluftausgangs, mit mindestens einem der Drucklufteingänge bereitstellt. Insbesondere kann vorgesehen sein, dass in keinem Schaltzustand der Ventileinrichtung gleichzeitig die Fluidleitung zwischen dem ersten Drucklufteingang und dem Druckluftausgang und die Fluidleitung dem zweiten Drucklufteingang und dem Druckluftausgang abgesperrt ist.

Es kann vorgesehen sein, dass durch die Schalteinrichtung im ersten Schaltzustand eine Fluidleitung zwischen dem zweiten Drucklufteingang und dem Druckluftausgang gesperrt ist und/oder im zweiten Schaltzustand eine Fluidleitung zwischen dem ersten Drucklufteingang und dem Druckluftausgang gesperrt ist. Somit wird im ersten Schaltzustand nur Druckluft über den ersten Drucklufteingang an den Druckluftausgang und schließlich an den Kompressor weitergeführt, während eine Druckluftzufuhr über den zweiten Drucklufteingang unterbunden ist. Umgekehrt ist im zweiten Schaltzustand nur eine Druckluftzufuhr über den zweiten Drucklufteingang möglich.
Die Ventileinrichtung weist mindestens einen dritten Schaltzustand auf, in dem der erste Drucklufteingang und der zweite Drucklufteingang fluidleitend mit dem Druckluftausgang verbunden sind. Somit lässt sich eine Vermischung von zugeführter Luft erreichen. Dadurch kann beispielsweise für den Fall, dass über die Ladeluftzuführung Druckluft mit einem für den Kompressor kritischen Druck zugeführt wird, eine Absenkung des Drucks durch Zufuhr von Umgebungsluft beziehungsweise Ablassen von vorverdichteter Luft über den ersten Drucklufteingang erreicht werden. Dadurch kann einerseits der Kompressor geschont werden. Andererseits ist es nicht notwendig, in das Turboladersystem einzugreifen, um den Ladeluftdruck zu verringern, was den Schaltungsaufwand für das Fahrzeug verringert. Es kann insbesondere vorgesehen sein, dass die Ventileinrichtung eine Reihe unterschiedlicher Schaltzustände aufweist, in denen der erste Drucklufteingang und der zweite Drucklufteingang fluidleitend mit dem Druckluftausgang verbunden sind. Die Schaltzustände können sich bezüglich der in der Ventileinrichtung freigegebenen Querschnitte des ersten Drucklufteingangs und des zweiten Drucklufteingangs und/oder bezüglich des Verhältnisses der freigegebenen Querschnitte unterscheiden. Dadurch können verschiedene Mischverhältnisse eingestellt werden. Es kann zweckmäßig sein, wenn der Schaltzustand der Ventileinrichtung zwischen dem ersten Schaltzustand und dem zweiten Schaltzustand im Wesentlichen kontinuierlich einstellbar ist. Die Ventileinrichtung kann somit über weitere Zwischenschaltzustände zwischen dem ersten Schaltzustand an den zweiten Schaltzustand verfügen. Dabei kann zweckmäßig sein, wenn in der Umgebungsluftzuführung und /oder der Ladeluftzuführung ein Sensor zum Ermitteln des Druckniveaus der zugeführten Luft angeordnet ist. Die Sensoren können direkt oder indirekt über weitere elektronische Komponenten mit der elektronischen Steuerung der Schalteinrichtung beziehungs weise der Ventileinrichtung verbunden sein. Eine elektronische Steuerung kann derart ausgestaltet sein, dass sie einen Schaltzustand der Ventileinrichtung einstellt, bei dem von über den Druckluftausgang zum Kompressor geführter Luft ein vorbestimmter Druckschwellenwert nicht überschritten wird. Eine derartige Steuerung kann beispielsweise basierend auf den Sensorsignalen erfolgen und durch Schalten zwischen Schaltzuständen erreicht werden.
Die Schalteinrichtung der Ventileinrichtung kann einen Kolben aufweisen, der zwischen einer dem ersten Schaltzustand entsprechenden ersten Position, in welcher er eine fluidleitende Verbindung zwischen dem ersten Drucklufteingang und dem Druckluftausgang freigibt, und einer dem zweiten Schaltzustand entsprechenden zweiten Position bewegbar ist, in welcher er eine fluidleitende Verbindung zwischen dem zweiten Drucklufteingang und dem Druckluftausgang freigibt. Der Kolben kann innerhalb des Ventilgehäuses, insbesondere in einem Kanal zur Kolbenführung, aufgenommen sein. Es ist vorstellbar, dass der Kolben eine Dichtung aufweist, die beispielsweise eine Abdichtung zwischen dem Kolben und den Elementen des Ventilgehäuses beziehungsweise der Ventileinrichtung bereitzustellen, in denen er sich bewegt, beispielsweise dem Kanal. Somit lässt sich auf einfache Art eine Umschaltung insbesondere zwischen dem ersten Schaltzustand und dem zweiten Schaltzustand erreichen.
Es kann vorgesehen sein, dass das Ventilgehäuse einen ersten Ventilsitz aufweist, der dem ersten Drucklufteingang zugeordnet ist und einen zweiten Ventilsitz, der dem zweiten Drucklufteingang zugeordnet ist. Ein Kolben der Schalteinrichtung kann dazu vorgesehen sein, ansteuerbar in Anlage mit dem ersten Ventilsitz bringbar zu sein und ansteuerbar in Anlage mit dem zweiten Ventilsitz bringbar zu sein. Im ersten Schaltzustand befindet sich der Kolben in Anlage mit dem zweiten Ventilsitz und sperrt die Fluidleitung zwischen dem zweiten Drucklufteingang und dem Druckluftausgang. Im zweiten Schaltzustand befindet sich der Kolben in Anlage mit dem ersten Ventilsitz und sperrt die Fluidleitung zwischen dem ersten Drucklufteingang und dem Druckluftausgang.
Dieser Aufbau bietet einen genau definierten Bewegungsraum für den Kolben. Im Bereich mindestens eines Ventilsitzes kann beispielsweise zur Lokalisierung des Kolbens ein Sensor, beispielsweise ein Kontaktsensor, vorgesehen sein. Ein solcher Sensor kann mit einer Steuereinrichtung verbunden sein. Ein Ventilsitz kann beispielsweise als eine Verengung in einer dementsprechenden Drucklufteingang zuzurechnenden Öffnung oder einem Leitungsabschnitt gebildet sein. Insbesondere kann der Kolben zwischen einer Position, in welcher er sich in Anlage mit dem ersten Ventilsitz befindet, und einer Position, in welche er sich in Anlage mit dem zweiten Ventilsitz befindet, hin und her bewegbar sein.
Dabei ist es vorstellbar, dass Zwischenschaltzustände eingestellt werden.
Die Schalteinrichtung kann eine Schaltscheibe aufweisen, die zwischen einer dem ersten Schaltzustand entsprechenden ersten Position, in welcher sie eine fluidleitende Verbindung zwischen dem ersten Drucklufteingang und dem Druckluftausgang freigibt, und einer dem zweiten Schaltzustand entsprechenden zweiten Position drehbar ist, in welcher sie eine fluidleitende Verbindung zwischen dem zweiten Drucklufteingang und dem Druckluftausgang freigibt. Dies ist eine weitere Möglichkeit, eine leicht zu schaltende und zuverlässige Schalteinrichtung bereitzustellen.
Bei einer Weiterbildung weist die Schalteinrichtung ferner eine Ausgangsscheibe mit einer Ausgangsöffnung auf, über die eine fluidleitende Verbindung von der Schaltscheibe zum Druckluftausgang herstellbar oder eingerichtet ist, sowie eine Eingangsscheibe mit einer ersten Eingangsöffnung, über die eine fluidleitende Verbindung vom ersten Drucklufteingang zur Schaltscheibe herstellbar oder eingerichtet ist, und einer zweiten Eingangsöffnung, über die eine fluidleitende Verbindung vom zweiten Drucklufteingang zur Schaltscheibe herstellbar oder eingerichtet ist. Die Schaltscheibe ist drehbar zwischen der Ausgangsscheibe und der Eingangsscheibe angeordnet und weist eine Schaltöffnung auf. Ferner kann vorgesehen sein, dass die Schaltscheibe zwischen einer ersten Position, in welcher über die Schaltöffnung der Schaltscheibe eine fluidleitende Verbindung zwischen der Ausgangsöffnung und der ersten Eingangsöffnung besteht, und einer zweiten Position drehbar ist, in welcher über die Schaltöffnung eine fluidleitende Verbindung zwischen der Ausgangsöffnung und der zweiten Eingangsöffnung besteht. Somit lässt sich eine einfache Schalteinrichtung herstellen, bei der das Drehen der Schaltscheibe kaum durch Druckluft aus einem der Drucklufteingänge belastet ist, da die Schaltscheibe orthogonal zur Luftströmung drehbar ist. Die erste Position entspricht der ersten Schaltstellung und die zweite Position entspricht der zweiten Schaltstellung. Es kann vorgesehen sein, dass die Schaltscheibe in der ersten Position die zweite Eingangsöffnung und in der zweiten Position die erste Eingangsöffnung derart abdeckt, dass sie eine Fluidleitung durch die entsprechenden Öffnungen absperrt. Auch in dieser Variante sind selbstverständlich Zwischenschaltzustände möglich, in welchen eine definierte Vermischung von aus beiden Drucklufteingängen zugeführter Druckluft wie oben erwähnt möglich ist. Die Ausgangsscheibe und/oder die Eingangsscheibe können innerhalb des Ventilgehäuses befestigt sein, so dass sie gegenüber dem Gehäuse unbeweglich sind.
Es ist vorstellbar, dass die Schalteinrichtung als Betätigungseinrichtung zum Umschalten zwischen Schaltzuständen einen Elektromotor aufweist. Die Schalteinrichtung kann auch mit einer separaten Betätigungseinrichtung wie einem derartigen Motor, verbunden sein. Als Betätigungseinrichtung kann auch ein Elektromagnet und/oder eine Federeinrichtung verwendet werden. Die Betätigungseinrichtung kann durch eine der oben beschriebenen Steuereinrichtung angesteuert sein.
Wie vorstehend erläutert, betrifft die vorliegende Erfindung ein Kompressorsystem mit einer Ventileinrichtung zur Steuerung einer Luftzufuhr für einen Kompressor wie oben beschrieben. Für das Kompressorsystem ergeben sich je nach Bauart der Ventileinrichtung im Wesentlichen identische Vorteile wie bereits ausgeführt. Das Kompres sorsystem kann eine Umgebungsluftzuführung und eine Ladeluftzuführung aufweisen.
Es kann vorgesehen sein, dass das Kompressorsystem ein Absperrventil aufweist, welches zwischen den Druckluftausgang der Ventileinrichtung und den Kompressor geschaltet ist und das es vermag, die Druckluftzufuhr von der Ventileinrichtung zum Kompressor abzusperren oder freizugeben. Insbesondere kann vorgesehen sein, dass das Absperrventil in einer Absperrstellung eine Druckluftzufuhr zwischen dem Druckluftausgang und dem Kompressor abzusperren vermag und in einer Durchlassstellung eine Druckluftzufuhr zwischen dem Druckluftausgang und dem Kompressor zu ermöglichen vermag. Somit kann auf einfache Art eine unerwünschte Druckluftzufuhr zum Kompressor verhindert werden, etwa wenn dieser in einer Leerlaufphase betrieben wird. Es kann auch vorgesehen sein, dass der Kompressor alternativ oder zusätzlich an eine Kompressorkupplung gekoppelt ist, über die er von einem Antrieb abkoppelbar ist.
Zweckmäßigerweise kann das Kompressorsystem eine elektronische Steuereinrichtung aufweisen, die zur Ansteuerung der Ventileinrichtung geeignet ist. Die Steuereinrichtung kann direkt mit der Ventileinrichtung beziehungsweise der Schalteinrichtung verbunden sein. Es ist vorstellbar, dass die Steuereinrichtung des Kompressorsystems an eine Steuereinrichtung der Ventileinrichtung angeschlossen ist. Das Kompressorsystem kann eine zwischen dem Druckluftausgang der Ventileinrichtung und dem Kompressor geschaltete Sensoreinrichtung aufweisen. Die Sensoreinrichtung kann insbesondere einen Drucksensor und/oder einen Flusssensor aufweisen. Die Sensoreinrichtung beziehungsweise ihre Sensoren können an eine elektronische Steuereinrichtung angeschlossen sein. Es ist vorstellbar dass die Sensoreinrichtung ausgebildet oder angeschlossen ist, den Schaltzustand der Ventileinrichtung zu bestimmen und/oder Daten für eine Ermittelung und/oder Steuerung des Schaltzustands zu ermitteln und and eine Steuereinrichtung zu übertragen, die eine Steuereinrichtung des Kompressorsystems und/oder Teil einer Bordelektronik sein kann. Eine derartige Steuereinrichtung kann insbesondere zum Ansteuern und/oder Schalten der Ventileinrichtung beziehungsweise der Schalteinrichtung zwischen unterschiedlichen Schaltzuständen ausgebildet sein. Es ist zweckmäßig, wenn die Sensoreinrichtung zur Signalübertragung an eine entsprechende Steuereinrichtung angeschlossen ist. Die Steuereinrichtung kann an einen CAN-Bus des Fahrzeugs angeschlossen sein.
Die Erfindung betrifft außerdem ein Verfahren zur Steuerung einer Luftzufuhr für einen Kompressor eines Kompressorsystems, wie es hierin beschrieben ist, wobei der Kompressor zur Luftzufuhr an den Druckluftausgang der Ventileinrichtung angeschlossen ist, mit dem Schritt: Ansteuern der Ventileinrichtung derart, dass die Ventileinrichtung zwischen drei Schaltzuständen schaltet, wobei die Ventileinrichtung derart angesteuert wird, dass sie zu oder von einem dritten Schaltzustand geschaltet wird, in dem der erste Drucklufteingang und der zweite Drucklufteingang fluidleitend mit dem Druckluftausgang verbunden sind. Das Ansteuern kann basierend auf Sensorsignalen der hierin beschriebenen Sensoreinrichtungen oder Sensoren erfolgen. Beim Ansteuern können Fahrzeugparameter wie die Fahrzeuggeschwindigkeit, Motorparameter wie die Motordrehzahl und/oder Kompressorparameter wie die Kompressordrehzahl berücksichtigt werden.
Bei einer Weiterbildung ist ein vorgesehen, dass die Ventileinrichtung derart angesteuert wird, dass sie zwischen dem ersten und dem zweiten Schaltzustand schaltet.
Erfindungsgemäß wird die Ventileinrichtung derart angesteuert wird, dass sie zu oder von einem dritten Schaltzustand geschaltet wird, in dem der erste Drucklufteingang und der zweite Drucklufteingang fluidleitend mit dem Druckluftausgang verbunden sind.
Im Rahmen dieser Beschreibung kann ein Fahrzeug jede Art von Kraftfahrzeug sein. Insbesondere kann ein Fahrzeug ein Nutzfahrzeug, eine fahrbare Baumaschine, ein Schienenfahrzeug, ein Traktor oder ein Lastkraftwagen sein.
Ein Kompressor beziehungsweise ein Kompressorsystem kann eine Kompressorkupplung umfassen. Es kann vorgesehen sein, dass ein Kompressorsystem Komponenten zur Druckluftzufuhr, Leitun gen, Ventile, Druckluftanschlüsse und/oder ähnliche Komponenten aufweist. Es können auch Komponenten zur Steuerung von Druckluftströmungen, zur Steuerung des Kompressors oder einer Kompressorkupplung als Teile eines Kompressorsystems angesehen werden. Eine Druckluftaufbereitungseinrichtung mit Lufttrockner, Mehrkreisschutzventil und weiteren Komponenten kann als Kompressorsystem aufgefasst werden oder ein Kompressorsystem umfassen. Eine Steuerung kann elektronische, elektrisch oder pneumatisch erfolgen. Es kann auch eine Kombination aus elektronischer und pneumatischer Steuerung vorgesehen sein. Ein Kompressorsystem kann insbesondere eine oder mehrere elektronische Steuereinrichtungen aufweisen. Eine elektronische Steuereinrichtung kann beispielsweise zur Steuerung des Kompressors und/oder der Kompressorkupplung und/oder einer Ventileinrichtung, insbesondere zur Steuerung einer der oben beschriebenen Ventileinrichtungen, vorgesehen und/oder entsprechend angeschlossen sein. Es kann vorgesehen sein, dass eine Steuereinrichtung eine Steuerung basierend auf Signalen von einem oder mehreren Drucksensoren durchführt. Es ist besonders zweckmäßig, wenn die Steuerung auf von der stromabwärts der Ventileinrichtung gelegenen Sensoreinrichtung übermittelten Signalen basierend durchgeführt wird und/oder auf Signalen von in der Ladeluftzuführung und/oder der Umgebungsluftzuführung basiert. Eine Steuerung kann unter Berücksichtigung von Fahrzeugparametern wie einer Fahrzeuggeschwindigkeit, Motorparametern wie einer Motordrehzahl und/oder Kompressorparametern wie einer Kompressordrehzahl erfolgen. Dabei kann es zweckmäßig sein, entsprechende Parameter über eine Bordelektronik, beispielsweise einen CAN-Bus, an die Steuereinrichtung zu übermitteln, welche die Steuerung durchführt. Eine Ladeluftzuführung dient der Zufuhr von vorverdichteter Luft für einen Kompressor. Die Vorverdichtung der Luft kann durch einen Turbolader oder durch eine andere geeignete Einrichtung erfolgen. Eine Umgebungsluftzuführung dient der Zufuhr von Umgebungsluft, die nicht vorverdichtet ist. Die Umgebungsluft kann somit Atmosphärendruck aufweisen. Das Absperren einer Fluidleitung kann als das Sperren jeder direkten oder indirekten fluidleitenden Verbindung ausgelegt werden. Es ist zweckmäßigerweise vorgesehen, dass zwei Komponenten, zwischen denen eine Fluidleitung abgesperrt ist, kein Fluid, insbesondere keine Druckluft, austauschen können. Zwischen fluidleitend verbundenen Einrichtungen, wie beispielsweise einem Drucklufteingang und einem Druckluftausgang, kann ein Fluid strömen, insbesondere Luft oder Druckluft. Einem Drucklufteingang oder Druckluftausgang eines Ventilgehäuses können eine oder mehrere Öffnungen und/oder Leitungsabschnitte und/oder Druckräume zugeordnet sein. Ein Eingang oder Ausgang kann somit als Eingangsbereich beziehungsweise Ausgangsbereich verstanden werden, solange Druckluft im Wesentlichen nur an einer Öffnungsstelle hineinströmt und nur an einer Öffnungsstelle aus dem Bereich wieder hinausströmt.
Die Erfindung wird nun in Bezug auf die begleitenden Zeichnungen anhand bevorzugter Ausführungsformen beispielhaft erläutert.
Es zeigen:

Figur 1: eine schematische Darstellung eines Fahrzeugs mit einem Kompressorsystem;
Figur 2: eine schematische Darstellung einer Variante einer Ventileinrichtung;
Figur 3: eine schematische Darstellung einer weiteren Variante einer Ventileinrichtung;
Figuren 4a: verschiedene schematische Ansichten noch einer weiteren Variante
und 4b: einer Ventileinrichtung;
Figuren 5a: verschiedene schematische Ansichten noch einer weiteren Variante
bis 5d: einer Ventileinrichtung;
Figur 6: eine schematische Darstellung einer Ventileinrichtung mit weiteren Komponenten.

In der folgenden Figurenbeschreibung bezeichnen gleiche Bezugszeichen gleiche oder funktional ähnliche Komponenten. In Figur 1 sind pneumatische Leitungen als durchgezogene Striche dargestellt, während elektrische Leitungen und Verbindungen gestrichelt dargestellt sind.
Figur 1 zeigt ein schematisch dargestelltes Nutzfahrzeug 10. Das dargestellte Nutzfahrzeug 10 umfasst neben einem Antriebsmotor 14 und einem Kompressorsystem 12 eine Druckluftaufbereitungsanlage mit Verbrauchern 16, einen Luftfilter 18, einen Ladeluftkühler 20 und einen Turbolader 22. Das Kompressorsystem 12 selbst umfasst neben einem Kompressor 24, der ein Einzylinderoder ein Doppelzylinderkompressor sein kann, ein elektronisches Steuergerät 26 mit einem Anschluss 28 an ei nen CAN-Bus 30. Es sind eine Umgebungsluftzuführung 32 und eine Ladeluftzuführung 34 vorgesehen. In der Umgebungsluftzuführung ist ein erster Drucksensor 36 vorgesehen und in der Ladeluftzuführung 34 ist ein zweiter Drucksensor 38 vorgesehen. Statt der Drucksensoren 36, 38 können Flusssensoren oder eine andere geeignete Sensoreinrichtungen, beispielsweise mit einem Drucksensor und einem Flusssensor, vorgesehen sein Die Umgebungsluftzuführung 32 führt Luft aus der Umgebung direkt hinter dem Luftfi Iter 18 zu einer LuftzufuhrVentileinrichtung 40. Die Ladeluftzuführung führt vorverdichtete Luft, auch als Ladeluft bezeichnet, die durch den Turbolader 22 vorverdichtet und danach im Ladeluftkühler 20 abgekühlt wird, ebenfalls zur Luftzufuhr-Ventileinrichtung 40. Die Luftzufuhr-Ventileinrichtung 40 ist an den Kompressor 24 angeschlossen, um diesem Luft zur Komprimierung zuzuführen. Zwischen dem Kompressor 24 und einem an diesem angeschlossenen Ausgang der Luftzufuhr-Ventileinrichtung 40 ist eine Sensoreinrichtung 39 angeschlossen. Die Sensoreinrichtung 39 weist einen Druckund einen Flusssensor auf. Die Ventileinrichtung 40 weist vorzugsweise nur einen einzigen Druckluftausgang zum Anschluss an den Kompressor 24 beziehungsweise zur Zufuhr von Luft zu dem Kompressor 24 auf.
In Abhängigkeit von dem Schaltzustand der Ventileinrichtung 40 saugt der Kompressor 24 bereits von dem Turbolader 22 vorverdichtete Luft über die Ladeluftzu führung 34 oder nicht vorverdichtete Umgebungsluft über die Umgebungsluftzuführung 32 an. Befindet sich die Ventileinrichtung 40 in ihrem dargestellten ersten Schaltzustand, so saugt der Kompressor 24 Umgebungsluft über den Luftfilter 18 und die Umgebungsluftzuführung 32 an. In dem nicht dargestellten zweiten Schaltzustand saugt der Kompressor 24 über den Luftfilter 18, den Turbolader 22, den Ladeluftkühler 20 und die Ladeluftzuführung 34 bereits von dem Turbolader 22 vorverdichtete Luft an. Aufgrund des gegenüber dem Umgebungsdruck erhöhten Ladedrucks steigt dabei bei gleicher Umdrehungszahl des Kompressors 24 das von dem Kompressor 24 geförderte Luftvolumen pro Zeiteinheit an. Der Turbolader 22 wird von den Abgasen des Antriebsmotors 14 angetrieben, wobei die Hauptaufgabe des Turboladers 22 in einer Aufladung des Antriebsmotors 14 zu sehen ist, das heißt, dass sechs dargestellte Zylinder 42 des Antriebsmotors 14 mit einer größeren Menge Verbrennungsluft betrieben werden. Der Antrieb des Kompressors 24 erfolgt in einer dem Fachmann bekannten Weise durch den Antriebsmotor 14. Beispielsweise kann der Kompressor 24 über einen Rädertrieb von dem Antriebsmotor 14 angetrieben werden. Die von dem Kompressor 24 geförderte Druckluft wird der Druckluftaufbereitungsanlage mit Verbrauchern 16 zugeführt. Die Druckluftaufbereitungsanlage mit Verbrauchern 16 umfasst insbesondere eine dem Fachmann bekannte Druckluftaufbereitungsanlage sowie mehrere beispielsweise durch ein Mehrkreisschutzventil gegeneinander abgesicherte Verbraucherkreise an die die einzelnen Verbraucher angeschlossen sind. Der Kompressor 24 verfügt weiterhin über einen von einer Ventileinrichtung 44 zuschaltbaren Schadraum 46, von etwa 10 ccm pro Zylinder, um Druckspitzen während der Druckluftförderung abzumildern. Als Schadraum 46 wird allgemein jedes mit einem Kolbenraum des Kompressors in Verbindung stehende Raumvolumen bezeichnet, welches am Ende eines Verdichtungstakts des Kompressors übrig bleibt. Das Zuschalten eines Schadraumes 46 senkt daher die mögliche maximale Verdichtung des Kompressors ab und senkt somit die während eines Verdichtungstakts auftretenden Druckspitzen. Zwischen Kompressor 24 und der Luftzufuhr-Ventileinrichtung 40 kann ein Absperrventil 48 angeordnet sein, über das eine Luftzufuhr von der Luftzufuhr-Ventileinrichtung 40 zum Kompressor 24 abgesperrt oder geöffnet werden kann. Der Kompressor 24 kann dann, wenn das Absperrventil geschlossen ist, keine Luft ansaugen und folglich auch keine Druckluft mehr fördern. Es ist bekannt, dass in diesem Zustand Öl, welches üblicherweise zur Schmierung des Kompressors 24 eingesetzt wird, durch den entstehenden Unterdruck während eines Expansionstakts des Kompressors 24 in den Verdichtungsraum gesaugt wird und bei dem nächsten Verdichtungstakt des Kompressors 24 in Richtung der angeschlossen Druckluftaufbereitungsanlage mit Verbrauchern 16 ausgeworfen wird. Um dies zu verhindern, ist es denkbar, dass das Absperrventil 48 nicht vollständig abdichtet, sondern eine definierte Restundichtigkeit aufweist, u m den Ansaugunterdruck des Kompressors 24 zu begrenzen. Auf diese Weise wird der Ölauswurf des Kompressors 24 verringert. Das Absperren der Luftzufuhr zum Kompressor 24 durch das Absperrventil ist eine einfache Möglichkeit, den Kompressor 24 in eine energiesparende Betriebsweise zu versetzen. Alternativ oder zusätzlich kann der Kompressor 24 über eine Kupplungsvorrichtung an seinen Antrieb gekoppelt sein. Durch Lösen der Kupplung kann der Kompressor 24 in einen energiesparenden Betriebsmodus versetzt werden.
Solange der von dem Turbolader 22 bereitgestellte Ladedruck unterhalb einer einstellbaren Ladedruckschwelle liegt, befindet sich die Luftzufuhr-Ventileinrichtung 40 in ihrem nicht dargestellten zweiten Schaltzustand. Der Kompressor 24 erhält dann bereits vorverdichtete Luft über die Ladeluftzuführung 34. Der Kompressor 24 ist für das Ansaugen nicht vorverdichteter Luft optimiert, weshalb bereits geringe Ladedrücke das von ihm geförderte Luftvolumen deutlich erhöhen. Bis zu einem Ladedruck von zirka 0,6 bar kann der für das Ansaugen nicht vorverdichteter Luft optimierte Kompressor 24 problemlos auch bereits vorverdichtete Luft fördern. Übersteigt der von dem Turbolader 22 bereitgestellte Ladedruck diese erste Grenze, die auch als Schadraum-Ladedruckschwelle bezeichnet wird, so wird der dem Kompressor 24 zugeordnete Schadraum 46 über die Ventileinrichtung 44 zugeschaltet, um die während der Förderung der bereits vorverdichteten Luft auftretende Förderdrücke zu senken. Steigt der von dem Turbolader 22 bereitgestellte Ladedruck weiter an und übersteigt schließlich eine weitere als Ladedruckschwelle bezeichnete Grenze, so können die auftretenden Förderdrücke den Kompressor 24 trotz des Schadraums 46 beschädigen. Bei Überschreiten der Ladedruckschwelle wird daher die Luftzufuhr-Ventileinrichtung 40 in ihren dargestellten ersten Schaltzustand überführt. Der dem Kompressor 24 zugeordnete Schadraum 46 kann wieder durch Betätigen der Ventileinrichtung 44 geschlossen werden. Der zum Ansaugen nicht vorkomprimierter Luft optimierte Kompressor 24 saugt nunmehr über die Umgebungsluftzuführung 32 nicht vorverdichtete Luft an . Das Zuschalten des Schadraums 46 kann auch ansonsten zur Reduzierung des geförderten Luftvolumens beziehungsweise zur Energieeinsparung verwendet werden, wenn keine große Luftmenge benötigt wird. Die Ventileinrichtung 44 kann beispielsweise über das Steuergerät 26 angesteuert beziehungsweise betätigt werden.
Die Luftzufuhr-Ventileinrichtung 40 ist eine elektrisch oder pneumatisch betätigbare Ventileinrichtung, die insbesondere je nach ihrem Schaltzustand einen möglichst großen Strömungsquerschnitt der Luftzuführungen 32, 34 freigibt. Die LuftzufuhrVentileinrichtung 40 kann an das elektronische Steuergerät 26 angeschlossen sein, welches dazu ausgebildet sein kann, die Ventileinrichtung insbesondere basierend auf Signalen der Sensoreneinrichtung 39 und/oder der Sensoren 36, 38 anzusteuern. Eine Ansteuerung kann auch in direkter Weise über einen oder mehrere der Sensore n 36 , 38, 39 erfolgen, die dann entsprechend an die LuftzufuhrVentileinrichtung 40 angeschlossen sind, wobei zum Schalten der Ventileinrichtung 40 dann keine weiteren Daten von einem Motorsteuergerät benötigt werden. Die Ansteuerung der Luftzufuhr-Ventileinrichtung 40 kann in Abhängigkeit von der Motordrehzahl und/oder der Kompressordrehzahl und/oder weiteren Motorenund/oder Fahrzeugparametern über das elektronische Steuergerät 26 erfolgen. Die Motordrehzahl und andere Parameter können vorzugsweise von einem Motorsteuergerät und/oder einem anderen Steuergerät ausgelesen werden. In diesem Fall kann das Kennfeld des Motorturboladers als bekannt vorausgesetzt werden. Entsprechende Daten können über den CAN-Bus 30 übertragen werden.
Figuren 2 bis 5 zeigen schematische Darstellungen verschiedener Ventileinrichtungen, die jeweils als Luftzufuhr-Ventileinrichtung 40 für ein Kompressorsystem verwendet werden können. Jede dieser Ventileinrichtungen weist ein Ventilgehäuse 100 auf. Am Ventilgehäuse sind ein erster Drucklufteingang 102, ein zweiter Drucklufteingang 104 und ein einzelner Druckluftausgang 106 vorgesehen. Zweckmäßigerweise sind der erste Drucklufteingang 102 zum Anschluss an eine Umgebungsluftzuführung und der zweite Drucklufteingang 104 zum Anschluss an eine Ladeluftzuführung vorgesehen. Der Druckluftausgang 106 ist zur Zufuhr von Druckluft aus mindestens einem der Drucklufteingänge 102, 104 zu einem Kompressor vorgesehen. Die Ventileinrichtungen weisen jeweils zumindest einen ersten Schaltzustand auf, in dem der Druckluftausgang 106 fluidleitend mit dem ersten Drucklufteingang 102 verbunden ist, sowie einen zweiten Schaltzustand, in dem der Druckluftausgang 106 fluidleitend mit dem zweiten Drucklufteingang 104 verbunden ist. Ferner ist eine Schalteinrichtung vorgesehen, um die Ventileinrichtung zwischen verschiedenen Schaltzuständen umzuschalten. Die Schalteinrichtung umfasst jeweils eine Betätigungseinrichtung 108, die über eine elektrische Steuerleitung 1 10 ansteuerbar ist. Die Steuerleitung 110 kann beispielsweise mit einem Steuergerät 26 und/oder einer oder mehreren Sensoreinrichtungen verbunden sein. Die Betätigungseinrichtung 108 kann eine Welle oder einen Stab 109 zur Kraftübertragung aufweisen. Es ist vorstellbar, dass die Betätigungseinrichtung 108 als Elektromotor oder Elektromagnet ausgebildet ist. Die Betätigungseinrichtung 108 kann derart ansteuerbar sein, dass sie eine Vielzahl von Schaltzuständen der Ventileinrichtung einstellt. So sind insbesondere Zwischenschaltzustände vorstellbar, in denen sowohl der erste Drucklufteingang 102 als auch der zweite Drucklufteingang 104 gleichzeitig mit dem Druckluftausgang 106 verbunden sind. Somit ergibt sich in diesen Zwischenschaltzuständen eine unterschiedliche Mischung der zugeführten Luft beziehungsweise es ist für aus der Lade luftzuführung 34 kommende Druckluft aufgrund unterschiedlicher eingestellter Strömungsquerschnitte in unterschiedlichem Maße möglich, über die Umgebungsluftzuführung 32 zu entweichen. Die Ansteuerung der Zwischenschaltzustände kann kontinuierlich erfolgen.
Bei der in Figur 2 gezeigten Ventileinrichtung weist die Schalteinrichtung einen Kolben 1 12 auf, der durch die Betätigungseinrichtung 108 innerhalb des Gehäuses 100 bewegbar ist. Im Ventilgehäuse 100 ist ein erster Ventilsitz 114 vorgesehen, der dem ersten Drucklufteingang 102 zugeordnet ist. Ein zweiter Ventilsitz 1 16 ist dem zweiten Drucklufteingang 104 zugeordnet. Die Ventilsitze 1 14, 1 16 bilden jeweils einen Anschlag für den Kolben 1 12, dessen Bewegung somit auf den Bereich zwischen den Ventilsitzen 1 14, 1 16 beschränkt ist. Liegt der Kolben 1 12 am ersten Ventilsitz 1 14 an, sperrt er die Fluidverbindung zwischen dem Druckluftausgang 106 und dem ersten Drucklufteingang 102. Zwischen dem zweiten Drucklufteingang 104 und dem Druckluftausgang 106 liegt eine fluidleitende Verbindung vor, so dass dort Luft strömen kann. Diese Position des Kolbens entspricht dem zweiten Schaltzustand der Ventileinrichtung. Liegt andererseits der Kolben 1 12 am zweiten Ventilsitz 1 16 an, wie es in Figur 2 gezeigt ist, sperrt er die Fluidverbindung zwischen dem Druckluftausgang 106 und dem zweiten Drucklufteingang 104. Zwischen dem ersten Drucklufteingang 102 und dem Druckluftausgang 106 liegt eine fluidleitende Verbindung vor, so dass dort Luft strömen kann. Diese Position des Kolbens 112 entspricht dem ersten Schaltzustand der Ventileinrichtung. Zwischenschaltzustände können durch Positionieren des Kolbens in einer Position zwischen den Ventilsitzen 1 14, 1 16 eingestellt werden.
Figur 3 zeigt eine Variante einer Ventileinrichtung, bei der die Schalteinrichtung einen Kolben 122 aufweist, der durch die Betätigungseinrichtung 108 bewegbar ist. Der Kolben 122 weist eine Dichtung 124 auf, die zur Abdichtung gegenüber dem Ventilgehäuse 100 dient. In dieser Variante sind keine Ventilsitze vorgesehen, die eine Bewegung des Kolbens 122 beschränken. Vielmehr ist der Kolben 122 in einem Kanal 126 aufgenommen und kann darin bewegt werden. An einem Ende des Kanals 126 kann der Kolben zumindest teilweise in den ersten Drucklufteingang 102 beziehungsweise eine zugeordnete Leitung eindringen, um eine Fluidverbindung zwischen dem ersten Drucklufteingang 102 und dem Druckluftausgang 106 zu versperren. Zwischen dem zweiten Drucklufteingang 104 und dem Druckluftausgang 106 kann Luft strömen. Diese Position entspricht dem zweiten Schaltzustand. Der Kolben 122 kann ferner wie in Figur 3 gezeigt derart in eine Position zwischen dem zweiten Drucklufteingang 104 und dem Druckluftausgang 106 bewegt werden, dass er eine Fluidverbindung zwischen dem zweiten Drucklufteingang 104 und dem Druckluftausgang 106 versperrt. Zwischen dem ersten Drucklufteingang 102 und dem Druckluftausgang 106 kann Luft strömen. Diese Position entspricht dem ersten Schaltzustand. In dieser Variante zweigen der Druckluftausgang 106 und der zweite Drucklufteingang 104 rechtwinklig zur Bewegungsrichtung des Kolbens 122 vom Kanal 126 ab, während der erste Drucklufteingang 102 den Kolben 122 in Bewegungsrichtung aufnehmen kann. Der Kanal 126 im Gehäuse 100 weist eine Vertiefung auf, in welcher der Kolben 122 aufgenommen werden kann, um beide Drucklufteingänge 102, 104 vollständig frei zu geben. Somit kann für beide Luftzuführungen der maximale Querschnitt freigegeben werden.
Figuren 4a und 4b zeigen unterschiedliche Schnittansichten einer weiteren Variante einer Ventileinrichtung. In diesem Beispiel weist die Schalteinrichtung eine durch die Betätigungseinrichtung 108 drehbare Schaltscheibe 132 auf. Die Schaltscheibe 132 ist auf einer Welle 109 der Betätigungseinrichtung 108 drehbar gelagert und weist eine Dichtung 134 auf. Das Ventilgehäuse 100 ist derart ausgebildet, dass sich die Schaltscheibe 132 innerhalb des Gehäuses 100 derart drehen lässt, dass zumindest in bestimmten Positionen ein abdichtender Kontakt zwischen Gehäusewand und Dichtung 134 der Schaltscheibe 132 erfolgt. In der Figur 4a ist eine entsprechende Position gezeigt, in welcher die Schaltscheibe 132 eine Fluidverbindung zwischen dem ersten Drucklufteingang 102 und dem Druckluftausgang 106 sperrt. Zwischen dem zweiten Drucklufteingang 104 und dem Druckluftausgang 106 liegt eine fluidleitende Verbindung vor. Figur 4a zeigt also den zweiten Schaltzustand. Durch Drehen der Schaltscheibe 132 kann der Schaltzustand umgeschaltet werden. Es versteht sich, dass Zwischenschaltzustände eingenommen werden können, die durch eine geeignete Drehstellung der Schaltscheibe 132 definiert sind. Figur 4b zeigt eine Seitenansicht, in welcher die Betätigungseinrichtung 108 und die Welle 109 erkennbar sind.
Figuren 5a bis 5d zeigen eine weitere Variante der Ventileinrichtung, in welcher die Schalteinrichtung eine Schaltscheibe 142 mit einer geschlitzten Öffnung 144 auf weist, die in Figur 5c gezeigt ist. Die Schaltscheibe 142 ist drehbar auf der Welle 109 der Betätigungseinrichtung 108 angeordnet. Ferner weist die Schalteinrichtung eine in dem Ventilgehäuse 100 befestigte Ausgangsscheibe 152 und ein in dem Ventilgehäuse 100 befestigte Eingangsscheibe 162 auf. Die Schaltscheibe 142 ist zwischen Eingangsscheibe 162 und der Ausgangsscheibe 152 angeordnet und diesen gegenüber drehbar. Eine erste Flachseite der Eingangsscheibe 162 und eine erste Flachseite der Ausgangsscheibe 152 sind jeweils einer Flachseite der Schaltscheibe 142 zugewandt und liegen zweckmäßigerweise luftdicht an dieser an. Die zweite Flachseite der Ausgangsscheibe 152 ist einem mit dem Druckluftausgang 106 verbundenen Druckraum 154 zugewandt. Die Ausgangsscheibe 152 weist einen in Figur 5b erkennbaren Öffnungsschlitz 156 auf, durch den eine Fluidverbindung von der Schaltscheibe 142 zum Druckluftausgang 106 herstellbar ist. Wie in Figur 5d zu erkennen ist, weist die Eingangsscheibe 162 einen ersten Eingangsschlitz 164 auf, über den eine Fluidverbindung mit dem ersten Drucklufteingang 102 herstellbar ist. Ferner weist die Eingangsscheibe 162 einen zweiten Eingangsschlitz 166 auf, über den eine Fluidverbindung mit dem zweiten Drucklufteingang 104 herstellbar ist. Die Scheiben weisen außerdem Strukturen auf, die es ermöglichen, dass die Welle 109 derart aufgenommen werden kann, dass sich die Schaltscheibe 142 zwischen den beiden anderen Scheiben drehen kann. Durch Drehen der Schaltscheibe 142 wird auch deren geschlitzte Öffnung 144 gedreht. Die Öffnungen von Schaltscheibe 142 und Eingangsscheibe 162 sind derart dimensioniert, dass die Schaltscheibe zumindest in einer ersten Position den zweiten Eingangsschlitz 166 der Eingangsscheibe 162 vollständig verdeckt und somit die Fluidverbindung zum zweiten Drucklufteingang 104 über die Eingangsscheibe 162 versperrt. In dieser Position überlagern sich die geschlitzte Öffnung 144 der Schaltscheibe 142 und der erste Eingangsschlitz 164 derart, dass zumindest eine teilweise Überlagerung des Öffnungsschlitzes 156 der Ausgangsscheibe 152, der Öffnung 144 der Schaltscheibe 142 und des ersten Eingangsschlitzes 164 gegeben ist. Durch durch diese Öffnungen beziehungsweise Schlitze kann somit Druckluft von dem ersten Drucklufteingang 102 zum Druckluftausgang 106 strömen, während eine Fluidverbindung zwischen dem zweiten Drucklufteingang 104 und dem Druckluftausgang 106 ver sperrt ist. Dies entspricht dem ersten Schaltzustand. Analog kann die Schaltscheibe 142 derart gedreht werden, dass der erste Eingangsschlitz 164 durch die Schaltscheibe 142 verdeckt ist, und über die Öffnungen 144, 156 und 166 eine fluidleitende Verbindung zwischen dem Druckluftausgang 106 und dem zweiten Drucklufteingang 104 hergestellt wird. Diese Position der Schaltscheibe 142 entspricht dem zweiten Schaltzustand. Durch Drehung der Schaltscheibe 142 in eine Position, in welcher die geschlitzte Öffnung 144 jeweils teilweise die erste Eingangsöffnung 164 und die zweite Eingangsöffnung 166 sowie die Öffnung 156 der Ausgangsscheibe 152 überlagert, sind Zwischenschaltzustände einstellbar, in denen beide Drucklufteingänge fluidleitend mit dem Druckluftausgang 106 verbunden sind. Die Eingangsscheibe 162, die Ausgangsscheibe 152 und/oder die Schaltscheibe 142 können aus keramischem Material bestehen. Es ist auch vorstellbar, dass Dichtungseinrichtungen zum Abdichten zwischen den Scheiben beziehungsweise zwischen der Ausgangsscheibe 152 und dem Druckluftausgang 106 und/oder zwischen der Eingangsscheibe und den Drucklufteingängen vorgesehen sind, um zu verhindern, dass Druckluft ungewollt an den Öffnungen der Scheiben vorbeiströmt.
Figur 6 zeigt schematisch eine Teilansicht einer Ventileinrichtung 40 mit weiteren Komponenten. In diesem Beispiel ist eine Ventileinrichtung wie in Figur 2 gezeigt zu erkennen. Es versteht sich, dass im Zusammenhang der Figur 6 jede andere der oben beschriebenen Ventileinrichtungen Verwendung finden kann. Die Betätigungseinrichtung 108 der Ventileinrichtung 40 ist über eine Steuerleitung 1 10 mit einer elektronischen Steuereinrichtung 170 verbunden, die ein elektronisches Steuergerät 26 wie mit Bezug auf Figur 1 beschrieben sein kann. Es ist auch vorstellbar, dass die Steuereinrichtung 170 eine eigenständige Steuereinrichtung ist, die beispielsweise mit einem Steuergerät 26 eines Kompressorsystems oder mit einem Bordcomputersystem des Fahrzeugs kommunizieren kann. Stromabwärts des Druckluftausgangs 106 der Ventileinrichtung 40 ist eine Sensoreinrichtung 39 vorgesehen. Die Sensoreinrichtung 39 umfasst in diesem Beispiel einen Drucksensor 172 und einen Flusssensor 174. Es ist auch vorstellbar, dass die Sensoreinrichtung 39 nur einen der beiden Sensoren 172, 174 oder noch zusätzliche Sensoren aufweist. Die Sensoreinrichtung 39 beziehungsweise die Sensoren 172, 174 sind zur Signalübertragung mit der Steuereinrichtung 170 verbunden. Die Steuereinrichtung 170 ist ferner über eine Signalverbindung 176 mit einer oder mehreren Komponenten wie beispielsweise einem Steuergerät des Kompressorgeräts oder weiteren Einrichtungen der Bordelektronik verbunden, beispielsweise über einen CAN-Bus. Basierend auf den Signalen der Sensoreinrichtung 39 und/oder über die Signalleitung 176 bereitgestellten Signalen, welche beispielsweise Motorparameter wie Motordrehzahl, Kompressorparameter wie Kompressordrehzahl oder weitere Fahrzeugparameter wie Fahrzeuggeschwindigkeit repräsentieren können, kann die Stellung der Ventileinrichtung 40 beziehungsweise ihr Schaltzustand bestimmt und gesteuert werden. Die Steuerung kann beispielsweise durch die Steuereinrichtung 170 erfolgen.

Bezugszeichenliste

10: Nutzfahrzeug
12: Kompressorsystem
14: Motor
16: Druckluftaufbereitungsanlage mit Verbrauchern
18: Luftfilter
20: Ladeluftkühler
22: Turbolader
24: Kompressor
26: Steuergerät
28: Anschluss
30: CAN-Bus
32: Umgebungsluftzuführung
34: Ladeluftzuführung
36: Drucksensor
38: Drucksensor
39: Sensoreinrichtung
40: Luftzufuhr-Ventileinrichtung
42: Motorzylinder
44: Ventileinrichtung
46: Schadraum
48: Absperrventil

100: Ventilgehäuse
102: Drucklufteingang
104: Drucklufteingang
106: Druckluftausgang
108: Betätigungseinrichtung
109: Welle/Stab
110: Steuerleitung
112: Kolben
114: Ventilsitz
116: Ventilsitz

122: Kolben
124: Dichtung
126: Kanal

132: Schaltscheibe
134: Dichtung

142: Schaltscheibe
144: Öffnung
152: Ausgangsscheibe
154: Druckraum
156: Öffnungsschlitz
162: Eingangsscheibe
164: Eingangsschlitz
166: Eingangsschlitz

170: Steuergerät
172: Drucksensor
174: Flusssensor

Claims

Kompressorsystem (12) mit einem Kompressor (24) für ein Fahrzeug (10) und mit einer Ventileinrichtung (40) zur Steuerung der Luftzufuhr für den Kompressor (24) des Fahrzeugs (10), wobei die Ventileinrichtung (40) ein Ventilgehäuse (100) umfasst, welches aufweist:
einen ersten Drucklufteingang (102) zum Anschluss an eine Umgebungsluftzuführung (32), wobei der erste Drucklufteingang (102) der Ventileinrichtung (40) an die Umgebungsluftzuführung (32) angeschlossen oder anschließbar ist;

einen zweiten Drucklufteingang (104) zum Anschluss an eine Ladeluftzuführung (34), über die vorverdichtete Luft zuführbar ist, wobei der zweite Drucklufteingang (104) an die Ladeluftzuführung (34) zum Zuführen von vorverdichteter Luft angeschlossen oder anschließbar ist;

einen Druckluftausgang (106) zum Anschluss an den Kompressor (24), wobei der Druckluftausgang (106) der Ventileinrichtung (40) zur Druckluftzufuhr an den Kompressor (24) angeschlossen oder anschließbar ist;

wobei die Ventileinrichtung (40) einen ersten Schaltzustand aufweist, in dem der Druckluftausgang (106) fluidleitend mit dem ersten Drucklufteingang (102) verbunden ist, und

die Ventileinrichtung (40) einen zweiten Schaltzustand aufweist, in dem der Druckluftausgang (106) fluidleitend mit dem zweiten Drucklufteingang (104) verbunden ist, und

wobei die Ventileinrichtung (40) ferner eine Schalteinrichtung aufweist, die es vermag, die Ventileinrichtung (40) zwischen dem ersten Schaltzustand und dem zweiten Schaltzustand umzuschalten,

dadurch gekennzeichnet, dass die Ventileinrichtung (40) mindestens einen dritten Schaltzustand aufweist, in dem der erste Drucklufteingang (102) und der zweite Drucklufteingang (104) fluidleitend mit dem Druckluftausgang (106) verbunden sind, und dass die Schalteinrichtung es vermag, die Ventileinrichtung (40) zwischen dem ersten Schaltzustand, dem zweiten Schaltzustand und dem dritten Schaltzustand umzuschalten.
Kompressorsystem nach Anspruch 1, wobei durch die Schalteinrichtung in dem ersten Schaltzustand die Fluidleitung zwischen dem zweiten Drucklufteingang (104) und dem Druckluftausgang (106) gesperrt ist und/oder in dem zweiten Schaltzustand die Fluidleitung zwischen dem ersten Drucklufteingang (102) und dem Druckluftausgang (106) gesperrt ist.
Kompressorsystem nach einem der Ansprüche 1 oder 2, wobei die Schalteinrichtung einen Kolben (112, 122) aufweist, der zwischen einer dem ersten Schaltzustand entsprechenden ersten Position, in welcher er eine fluidleitende Verbindung zwischen dem ersten Drucklufteingang (102) und dem Druckluftausgang (106) freigibt, und einer dem zweiten Schaltzustand entsprechenden zweiten Position bewegbar ist, in welcher er eine fluidleitende Verbindung zwischen dem zweiten Drucklufteingang (104) und dem Druckluftausgang (106) freigibt.
Kompressorsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei
das Ventilgehäuse (100) einen ersten Ventilsitz (114) aufweist, der dem ersten Drucklufteingang (102) zugeordnet ist und
das Ventilgehäuse ferner einen zweiten Ventilsitz (116) aufweist, der dem zweiten Drucklufteingang (104) zugeordnet ist, und
wobei die Schalteinrichtung einen Kolben (122) aufweist, der ansteuerbar in Anlage mit dem ersten Ventilsitz (114) bringbar ist und ansteuerbar in Anlage mit dem zweiten Ventilsitz (116) bringbar ist,
wobei der Kolben (122) sich im ersten Schaltzustand in Anlage mit dem zweiten Ventilsitz (116) befindet und die Fluidleitung zwischen dem zweiten Drucklufteingang (104) und dem Druckluftausgang (104) sperrt, und der Kolben (122) sich im zweiten Schaltzustand in Anlage mit dem ersten Ventilsitz (114) befindet und die Fluidleitung zwischen dem ersten Drucklufteingang (102) und dem Druckluftausgang (106) sperrt.
Kompressorsystem nach einem der Ansprüche 1 oder 2, wobei die Schalteinrichtung eine Schaltscheibe (132, 142) aufweist, die zwischen einer dem ersten Schaltzustand entsprechenden ersten Position, in welcher sie eine fluidleitende Verbindung zwischen dem ersten Drucklufteingang (102) und dem Druckluftausgang (106) freigibt, und einer dem zweiten Schaltzustand entsprechenden zweiten Position drehbar ist, in welcher sie eine fluidleitende Verbindung zwischen dem zweiten Drucklufteingang (104) und dem Druckluftausgang)106) freigibt.
Kompressorsystem nach Anspruch 5, wobei die Schalteinrichtung ferner umfasst:
eine Ausgangsscheibe (152) mit einer Ausgangsöffnung (156), über die eine fluidleitende Verbindung von der Schaltscheibe (142) zum Druckluftausgang (106) herstellbar oder eingerichtet ist;

eine Eingangsscheibe (162) mit einer ersten Eingangsöffnung (164), über die eine fluidleitende Verbindung vom ersten Drucklufteingang (164) zur Schaltscheibe (142) herstellbar oder eingerichtet ist, und einer zweiten Eingangsöffnung, über die eine fluidleitende Verbindung vom zweiten Drucklufteingang (104) zur Schaltscheibe (142) herstellbar oder eingerichtet ist; wobei

die Schaltscheibe (142) drehbar zwischen der Ausgangsscheibe (152) und der Eingangsscheibe (162) angeordnet ist und eine Schaltöffnung (144) aufweist; und wobei ferner die Schaltscheibe (142) zwischen einer ersten Position, in welcher über die Schaltöffnung (144) der Schaltscheibe (142) eine fluidleitende Verbindung zwischen der Ausgangsöffnung (156) und der ersten Eingangsöffnung (154) besteht, und einer zweiten Position drehbar ist, in welcher über die Schaltöffnung (144) eine fluidleitende Verbindung zwischen der Ausgangsöffnung (156) und der zweiten Eingangsöffnung (166) besteht.
Kompressorsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei die Schalteinrichtung einen Elektromotor als Betätigungseinrichtung (108) zum Umschalten zwischen Schaltzuständen aufweist.
Kompressorsystem nach Anspruch 1, welches ferner ein Absperrventil (48) aufweist, welches zwischen dem Druckluftausgang (106) der Ventileinrichtung (40) und dem Kompressor (24) geschaltet ist und das es vermag, die Druckluftzufuhr von der Ventileinrichtung (40) zum Kompressor (24) abzusperren oder freizugeben.
Kompressorsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 8, welches ferner eine elektronische Steuereinrichtung (26, 170) aufweist, die zur Ansteuerung der Ventileinrichtung (40) geeignet ist.
Verfahren zur Steuerung einer Luftzufuhr zu einem Kompressor (24) eines Kompressorsystems (12) nach einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei der Kompressor (24) zur Luftzufuhr an den Druckluftäusgang (106) der Ventileinrichtung (40) angeschlossen ist, mit dem Schritt:
Ansteuern der Ventileinrichtung (40) derart, dass sie zwischen zwei Schaltzuständen schaltet, dadurch gekennzeichnet, dass

die Ventileinrichtung (40) derart angesteuert wird, dass sie zu oder von einem dritten Schaltzustand geschaltet wird, in dem der erste Drucklufteingang (102) und der zweite Drucklufteingang (104) fluidleitend mit dem Druckluftausgang (106) verbunden sind.
Verfahren nach Anspruch 10, wobei die Ventileinrichtung (40) derart angesteuert wird, dass sie zwischen dem ersten und zweiten Schaltzustand schaltet.