EP2984347B1

EP2984347B1 - Einrichtung zur leistungseinsparung bei einem kolbenverdichter

Info

Publication number: EP2984347B1
Application number: EP14715843.0A
Authority: EP
Inventors: Jörg MELLAR
Original assignee: Knorr Bremse Systeme fuer Nutzfahrzeuge GmbH
Current assignee: Knorr Bremse Systeme fuer Nutzfahrzeuge GmbH
Priority date: 2013-04-10
Filing date: 2014-04-04
Publication date: 2017-03-22
Anticipated expiration: 2034-04-04
Also published as: EP2984347A1; CN105102817A; WO2014166615A1; US20160032917A1; CN105102817B; US10072653B2; DE102013006138A1

Description

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Leistungseinsparung bei einem Kolbenverdichter, insbesondere zur Drucklufterzeugung bei einem Kraftfahrzeug, mit einem in einem Zylinder axial bewegbar angeordneten Kolben zur Erzeugung von Druckluft, die über mindestens ein Ansaugventil zum Komprimieren in einen Verdichtungsraum des Zylinders gelangt, wobei das Ansaugventil mit druckgesteuerten Mitteln zur Leistungseinsparung zusammenwirkt.
Das Einsatzgebiet der Erfindung erstreckt sich vornehmlich auf Hubkolbenkompressoren für den Kraftfahrzeugbau, insbesondere Nutzfahrzeugbau, welche vornehmlich zur Erzeugung von Druckluft für Druckluftanlagen im Kraftfahrzeug verwendet werden.
Zur Regelung der Fördermenge derartiger Kolbenverdichter sowie zur Regelung des Drucks in nachgeschalteten Verbrauchern, beispielsweise einer Bremsanlage, sind Einrichtungen zur Leistungseinsparung allgemein bekannt. Diese stoßen das Ansaugventil des Kolbenverdichters auf, wenn ein vorbestimmter Druck erreicht ist und dieser als Steuerdruck auf ein mechanisches Betätigungselement für das Aufstoßen des Ansaugventils einwirkt. Derartige Einrichtungen sind als sogenannte "Governor" Einrichtungen allgemein bekannt.
Aus der DE 33 29 790 A1 geht alternativ hierzu eine technische Lösung hervor, nach welcher die Sauglamelle des Verdichters mittels eines im Ventilträger geführten Betätigungskolbens parallel zur Ebene des Ventilträgers zwischen Pumpstellung und Leerlaufstellung verschoben wird, wobei in der Arbeitsstellung die Saugöffnungen des Verdichters in Überlappung mit der Sauglamelle sind, während sie in der Leerlauf- oder Abschaltstellung wenigstens teilweise freiliegen. In dieser Stellung pumpt der Kolben des nach wie vor laufenden Verdichters leer, es wird also Luft aus dem Saugraum des Zylinderkopfes durch die wenigstens teilweise offenliegenden Saugöffnungen hindurch in den Verdichtungsraum angesaugt und wieder durch die Saugöffnungen in den Saugraum zurückgeschoben. Gleichzeitig wird jedoch nach wie vor eine gewisse Verdichtungsarbeit geleistet, um einen geringen Anteil von Luft während des Verdichtungshubes durch die gegenüber dem Verdichtungsraum offenen Drucköffnungen in den Druckraum zu drücken, wobei das Druckventil an der Oberseite der Ventilplatte nach wie vor bei einem bestimmten Druckniveau öffnet. Aus dem Druckraum gelangt Druckluft in den Druckregler und wird dort über ein Entlastungsventil an die Atmosphäre abgeblasen.
Dies bedeutet also, dass ein Anteil der während des Saugtaktes angesaugten Luft den Zylinderraum durch die Saugöffnungen verlässt, während ein nach wie vor bestehender Anteil der Luft durch die Drucköffnungen ausgeschoben wird.
Während dieses Betriebszustandes besitzt das sich im Kurbelgehäuse befindliche Schmieröl die verstärkte Neigung, in Folge des reduzierten Druckniveaus im Verdichtungsraum entlang der Kolbenringe nach oben zu kriechen, so dass das Schmieröl schließlich in den Verdichtungsraum gelangen kann und zu einer erhöhten Anreicherung in der Luft mit Schmieröl beiträgt. Bei längerem Betrieb mit hohen Temperaturen ist folglich erhöhter Kohleanfall in Kauf zu nehmen.
Bei geöffnetem Saugventil, also bei sich im Leerlaufstellung befindlicher Sauglamelle, wird bei weiterlaufendem Betrieb für den Kolbenverdichter nach wie vor Saugarbeit verrichtet, es wird also Luft über die Saugleitung, den geöffneten Sauganschluss und das in Leerlaufstellung befindliche Saugventil in den Verdichtungsraum des Verdichters angesaugt und wird wenigstens teilweise in die Saugleitung wieder zurückgeschoben, wenn der Kolben des Verdichters Verdichtungsarbeit leistet. Die in den Verdichtungsraum angesaugte Luft ist mit Ölpartikeln befrachtet, welche in Folge des reduzierten Druckniveaus im Zylinderraum entlang der Kolbenringe in Richtung des Verdichtersraums kriechen. Diese mit Ölpartikeln befrachtete Luft wird durch die Saugleitung wenigsten teilweise wieder ausgeschoben, das Schmieröl wird kumuliert und tritt dann später schwallartig beim Umschalten auf den Förderbetrieb in die Druckleitung über.
Sollte an die Saugleitung parallel zum Kolbenverdichter ein Turbolader angeschlossen sein, welcher durch seine Saugwirkung einen gewissen Unterdruck innerhalb der Saugleitung erzeugt, dann besteht außerdem die Gefahr, dass die Ölpartikel der in der Saugleitung befindlichen Luft in den Turbolader gelangen und dort zu starken Verkokungen beitragen. Derartige Verkokungen sind natürlich in hohem Maße unerwünscht.
In der FR 1 098 045 A ist ein Kolbenverdichter beschrieben, dessen Saugventil einen zum Offenhalten desselben dienenden Betätigungsmechanismus aufweist. Es handelt sich hierbei um einen auf das Saugventil einwirkenden Stößel, welcher einen vom Druck des an den Verdichter angeschlossenen Druckbehälters beaufschlagbaren Kolben trägt, derart, dass der Stößel nach Überschreiten einer Druckschwelle durch den Kolben verschoben und demgemäß das Saugventil geöffnet wird. Außerhalb des Kolbenverdichters ist in der Saugleitung desselben eine Rückschlagklappe vorgesehen, welche bei Entstehen eines Unterdrucks in der Saugleitung öffnet, um Luft in den Kolbenverdichter anzusaugen. Das Druckventil des Kolbenverdichters ist unbeeinflusst von der Betätigung des Saugventils, welches ständig in betriebsbereiter Stellung ist, so dass auch in Leerlaufstellung des Saugventils immer eine gewisse Verdichtungsarbeit geleistet wird. Wie im Falle der vorstehend diskutierten Lösung des Standes der Technik öffnet das Druckventil ab einem bestimmten Druckniveau, wodurch Verdichterarbeit geleistet wird. In Folge des in Leerlaufstellung reduzierten Druckniveaus im Verdichtungsraum besteht auch bei Konstruktionen dieser Art das Problem, dass das Schmieröl entlang der Kolbenringe nach oben, also in den Verdichtungsraum gelangen kann und somit eine Anreicherung der Luft mit Schmieröl gegeben ist. Zudem entstehen durch die Rückschlagklappe Drosselverluste, welche die Effizienz des Verdichters nachteilig beeinflussen. Davon ausgehend besteht die Aufgabe der vorliegenden Erfindung darin, eine Einrichtung zur Leistungseinsparung bei einem Kolbenverdichter zu schaffen, mit welcher in der Abschalt- oder Leerlaufphase eine möglichst vollständige Leistungseinsparung erzielt wird, und dass nicht unnötigerweise Schmieröl aus dem Kurbelgehäuse in den Verdichtungsraum gelangen und dort zu einer Ölanreicherung der Luft in der Saugleitung beitragen kann.
Die Aufgabe wird ausgehend von einer Einrichtung gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1 in Verbindung mit dessen kennzeichnenden Merkmalen gelöst. Die nachfolgenden abhängigen Ansprüche geben vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung wieder.
Die Erfindung schließt die technische Lehre ein, dass die Betätigungsmittel die Sauglamelle der Ventilplatte derart koordiniert betätigten, dass diese in der Leerlaufstellung die mindestens eine Druckventilöffnung in der Ventilplatte oder einem vergleichbaren Bauteil zumindest teilweise verschließt und gleichzeitig benachbarte Saugventilquerschnitte freigibt sowie den Sauganschluss am Zylinderkopfdeckel oder einem vergleichbaren Bauteil mittels eines Schiebers oder dergleichen absperrt, um einen erhöhten schädlichen Raum im Bereich des Zylinderkopfes zu bilden.
Durch die in Leerlaufstellung sich vollziehende Verstellung der Sauglamelle in die geöffnete Lage und durch die sich gleichzeitig vollziehende, wenigstens teilweise Schließung des Sauganschlusses am Zylinderkopfdeckel mittels des Schiebers innerhalb des Zylinderkopfes wird eine Optimierung der Leistungseinsparung erreicht. In der Leerlaufphase wird durch die verstellbare Sauglamelle in Verbindung mit dem Schieber sichergestellt, dass die Saugleitung und ggf. an die Saugleitung angeschlossene Filter und Kompressoranlagen unbeeinflusst bleiben vom weiteren Leerlauf des Kolbens. Durch die gleichzeitige, wenigstens teilweise vollzogene Schließung des mindestens einen Druckventilquerschnittes des Kolbenverdichters wird außerdem erreicht, dass kein unnötiges Abblasen von Luft stattfindet. Als Folge davon ist es nur erforderlich, ein den Leckageverlusten entsprechendes geringes Volumen über ein vorzugsweise am Schieber befindliches Rückschlagventil anzusaugen, wenn der Kolben des Verdichters in Leerlaufstellung der Sauglamelle eine Saugbewegung vollzieht. Bei vollständig geschlossenen Drucköffnungen des Verdichters reduziert sich die zusätzlich anzusaugende Luftmenge aus der Saugleitung auf das tatsächlich existierende Leckagevolumen auch blow-by genannt, im Verdichtungsraum des Zylinders.
Die Sauglamelle kann als eine Schiebe- oder Drehlamelle mit Hilfe der Betätigungsmittel unter Steuerung durch einen Druckregler oder ein anderweitig bereitgestelltes Steuersignal aus ihrer Arbeitsstellung in die Leerlaufstellung verschoben werden, in welcher die mindestens eine Saugöffnung entweder teilweise oder vollständig freigelegt wird, derart, dass die in den Verdichtungsraum angesaugte Luft wieder in den Saugraum zurückströmen kann. Die hierdurch erzielbare Leistungseinsparung liegt in der Größenordnung von etwa 60%.
Die erfindungsgemäße Lösung stellt sicher, dass auf der Druckseite des Verdichters kein unnötiges Luftvolumen verschoben wird. Es wird auch insbesondere bei an der Saugleitung des Kolbenverdichters parallel angeschlossenen Turboladern oder Kompressoren verhindert, dass bei diesen durch Ansaugen von mit Schmieröl befrachteter Luft unter Einwirkung hoher Temperaturen Verkokungen auftreten. Des Weiteren wird durch die erfindungsgemäße Lösung die Effizienz des Verdichters in der Förderphase nicht nachteilig beeinflusst, es werden also Drosselverluste vermieden.
Die Sauglamelle ist so konstruiert, dass diese reibungsfrei arbeitet. Dadurch tritt auch bei sehr wenig Schmieröl im Verdichtungsraum kein Verschleiß zwischen Sauglamelle und Ventilplatte auf. Dieses Design eignet sich damit besonders für im Ölauswurf reduzierte Verdichter als auch für ölfreie Verdichtertypen.
In vorteilhafter Weise ist die Sauglamelle so ausgebildet, dass in der Leerlaufphase die Drucköffnungen je nach Bedarf ganz oder teilweise verschlossen werden. Ein unnötiges Verschieben eines Volumenanteils von Luft in den Druckraum findet folglich nicht statt. Nur wenn eine gewisse Restluftförderung zur Vermeidung von Vereisung oder Verschmutzung erwünscht ist, wird eine Teilöffnung der Drucköffnungen in der Ventilplatte eingestellt. Außerdem entsteht durch das Verschließen des Sauganschlusses ein gewisser Staudruck im Verdichtungsraum, welcher dazu beiträgt, dass das Schmieröl aus dem Kurbelgehäuse zurückgehalten wird. Das teilweise oder vollständige Abdecken der Saugöffnungen trägt somit zu einer weiteren Optimierung in der erzielbaren Leistungseinsparung bei.
Die zur Verstellung der Sauglamelle sowie des Schiebers vorzugsweise pneumatisch angesteuerten Betätigungsmittel wirken bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung im Wesentlichen parallel zur Ebene der Ventilplatte und weisen einen mit einem Steuerdruck beaufschlagbaren Betätigungskolben auf. Der Betätigungskolben kann dabei in einer Bohrung des Zylinderkopfdeckels geführt sein, welche gießtechnisch im Zylinderkopfdeckel ausgebildet werden kann.
Vorzugsweise wirkt der Betätigungskolben mittels eines durch die Bohrung sich erstreckenden Mitnahmestiftes sowohl auf ein die Sauglamelle zwischen Arbeits- und Leerlaufstellung verdrehendes Betätigungsorgan als auch auf den Sauganschluss verschließenden Schieber ein.
Der den Sauganschluss im Zylinderkopfdeckel verschließende Schieber ist gemäß einer bevorzugten Ausführungsform als ein hieran angelenkter Schwenkschieber ausgebildet und liegt innerhalb des Zylinderkopfdeckels.
Der Schieber ist weiterhin vorzugsweise in dem den Sauganschluss verschließenden Bereich mit einem Mindestluftventil versehen. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist das als Rückschlagventil wirkende Mindestluftventil ein Lamellenventil, welches aus einem endseits des Schiebers als Durchbruch ausgebildeten Mindestluftventilfänger mit hiermit zusammenwirkender Ventillamelle besteht.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sind die mehreren in der Ventilplatte ausgebildeten Saugöffnungen kreisringförmig angeordnet und mit einer scheibenförmig als Drehlamelle mit Durchbrüchen und Ausnehmungen ausgebildeten Sauglamelle verschließbar. Außerdem können mehrere in der Ventilplatte ausgebildete Druckventilquerschnitte kreisringförmig angeordnet werden, die innerhalb des Zylinderdeckels in einen Druckraum mit Verbindung zur Druckleitung münden, welche abwechselnd mit der scheibenförmigen Sauglamelle verschließbar sind. Diese Druckventilquerschnitte wirken mit einer innerhalb des Zylinderkopfes förderleitungsseitig angeordneten Druckventileinheit, vorzugsweise bestehend aus Druckventilfänger, Druckventilfeder und Druckventillamelle zusammen.
Weitere die Erfindung verbessernde Maßnahmen werden nachstehend gemeinsam mit der Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels der Erfindung anhand der Figuren näher dargestellt. Es zeigt:

Figur 1: eine schematische Darstellung eines Kolbenverdichters mit hiermit zusammenwirkender Einrichtung zur Leistungseinsparung,
Figur 2: eine perspektivische Ansicht eines aus Ventilplatte und Zylinderkopfdeckel bestehenden Zylinderkopfes des Kolbenverdichters mit integrierter Einrichtung zur Leistungseinsparung,
Figur 3: eine perspektivische Ansicht von mit der Ventilplatte (geschnitten dargestellt) zusammenwirkenden Betätigungsmitteln der Einrichtung zur Leistungseinsparung (von unten),
Figur 4: eine perspektivische Ansicht von mit der Ventilplatte (geschnitten dargestellt) zusammenwirkenden Betätigungsmitteln der Einrichtung zur Leistungseinsparung (von oben),
Figur 5: eine Draufsicht auf die Ventilplatte mit Betätigungsmitteln für die Einrichtung zur Leistungseinsparung in Arbeitsstellung,
Figur 6: eine Draufsicht auf die Ventilplatte mit Betätigungsmitteln für die Einrichtung zur Leistungseinsparung in Leerlaufstellung,
Figur 7: eine Schnittdarstellung von Linie V-V gemäß Figur 6 mit Darstellung von sich innerhalb des Zylinderkopfes befindlichen Betätigungsmitteln in der Leerlaufstellung,
Figur 8: eine Schnittdarstellung von Linie IV-IV gemäß Figur 5 mit Darstellung von sich innerhalb des Zylinderkopfes befindlichen Betätigungsmitteln in der Arbeitsstellung, und
Figur 9: eine schematische Darstellung einer Zweizylinderbauweise eines Kolbenverdichters mit hiermit zusammenwirkender Einrichtung zur Leistungseinsparung.

Gemäß Figur 1 besteht ein Kolbenverdichter zur Drucklufterzeugung im Wesentlichen aus einem Kolben 100, der über ein Pleuel 200 an einer angetriebenen Kurbelwelle 300 angelenkt ist. Die Kurbelwelle 300 ist in einem Kurbelgehäuse 400 drehend gelagert. Das Kurbelgehäuse 400 beinhaltet einen Zylinder, der gemeinsam mit dem Kolben 100 einen Verdichtungsraum 500 bildet, welcher stirnseitig mit einem - hier nur schematisch dargestellten - Zylinderkopf 600 mit einer hierin integrierten Einrichtung zur Leistungseinsparung versehen ist.
Der Zylinderkopf 600 umfasst einen als 2/2-Wegeventil fungierenden und einen Sauganschluss 1 des Kolbenverdichters ansteuernden Schieber 7 mit integriertem Mindestluftventil 8. Die über den Sauganschluss 1 angesaugte Umgebungsluft gelangt über den Schieber 7 innerhalb des Zylinderkopfes 600 in eine hierin ausgebildete und als zuschaltbarer Schadraum dienende Ansaugkammer 18. Richtung Verdichtungsraum 500 mündet die Ansaugkammer 18 im Zylinderkopf 600 über eine - nicht weiter dargestellte - Ventilplatte in ausgebildete Saugöffnungen 3.
Die Saugöffnungen 3 werden über eine als Sauglamelle 4 ausgebildete 2/2-Wegeventilbeschaltung angesteuert, um in der gezeigten Ventilstellung, welche der Arbeitsstellung des Verdichters entspricht, über eine Rückschlagventilfunktion ein Rückströmen von komprimierter Druckluft in die Ansaugkammer 18 zu verhindern und die erzeugte Druckluft über mindestens eine ebenfalls in der Ventilplatte ausgebildeten Druckbohrung 5 mit nachgeschalteter Druckventileinheit 9 auszustoßen. Konkret wird ohne einen an die Betätigungsmittel für die Einrichtung zur Leistungseinsparung anliegenden Steuerdruck S - wie hier dargestellt - der Mechanismus durch die Federkraft einer Rückstellfeder 12 in die Arbeitsstellung gedrückt. Bei anliegendem Steuerdruck S werden - in der hier nicht dargestellten anderen Schaltstellung der Sauglamelle 4 - die Druckbohrungen 5 zumindest teilweise verschlossen und die Saugöffnungen 3 geöffnet. Der Kolben 100 verdichtet dann nur noch in die jetzt abgeschlossene Ansaugkammer 18.
Etwaige, beispielsweise am Kolben 100 vorbeilaufende Leckverluste werden durch die Rückschlagventilfunktion des Mindestluftventils 8 ausgeglichen. Das Mindestluftventil 8 des Schiebers 7 dient auch dazu, im Falle eines in Schließstellung blockierten Mechanismus eine reduzierte Fördermenge sicherzustellen und bildet insoweit eine Sicherheitsfunktion.
Gemäß Figur 2 besteht der Zylinderkopf 600 in der Außenansicht im Wesentlichen aus einer Ventilplatte 2, auf welcher eine Zwischenplatte 20 zur erweiterten Unterbringung der Einrichtung zur Leistungseinsparung aufgesetzt ist, welcher sich ein Zylinderkopfdeckel 21 anschließt. Im Zylinderkopfdeckel 21 ist eine Öffnung zur Zuführung des Steuerdrucks S für die innerhalb des Zylinderkopfes 600 untergebrachten Betätigungsmittel für die Einrichtung zur Leistungseinsparung angeordnet.
An der Unterseite der Ventilplatte 2 ist die scheibenförmig als Drehlamelle ausgebildete Sauglamelle 4 angeordnet. Die Sauglamelle 4 befindet sich hier in der Arbeitsstellung, wobei - in Übereinstimmung mit Figur 1 - die in die Ventilplatte 2 kreisringförmig angeordnet eingebrachten Druckbohrungen 5 geöffnet sind, während hier - nicht erkennbare - durch die Sauglamelle 4 verdeckte und ebenfalls kreisringförmig in der Ventilplatte 2 angeordnete Saugöffnungen 3 abgedeckt sind.
Die Figur 3 illustriert im Gegensatz zur vorstehend beschriebenen Außenansicht eine Teilweise geschnittene Unteransicht der Einrichtung zur Leistungseinsparung mit Weglassung von Zwischenplatte 20 und Zylinderkopfdeckel 21 unter detaillierter Darstellung der Betätigungsmittel für die Einrichtung zur Leistungseinsparung in der Arbeitsstellung.
Die pneumatisch angesteuerten Betätigungsmittel umfassen einen parallel zur Ebene der Ventilplatte 2 geführten und mit dem Steuerdruck S beaufschlagbaren Betätigungskolben 11. Die Betätigungsmittel befinden sich in der steuerdrucklosen Ausgangsposition. Hierbei wirkt ein mit dem Betätigungskolben 11 gekoppelter Mitnahmestift 17 über einen Drehhebel 10 mit einer Drehhebelachse 14 zur Betätigung auf die Sauglamelle 4, um diese zwischen Arbeits- und Leerlaufstellung zu schalten. Gleichzeitig betätigt der Mitnahmestift 17 des Betätigungskolbens 11 den zur Ansteuerung des - nicht weiter dargestellten - Sauganschlusses 1 dienenden Schieber 7, welcher über ein Drehlager 13 angelenkt als Schwenkschieber ausgebildet ist. Der Schieber 7 ist in dem den Sauganschluss 1 verschließenden Bereich mit einem Mindestluftventil 8a, 8b versehen.
In der dargestellten Arbeitsstellung verschließt die Sauglamelle 4 die in der Ventilplatte ausgebildeten Saugöffnungen 3, wogegen gleichzeitig benachbarte Druckventilquerschnitte 5 über Durchbrüche 6 in der Sauglamelle 4 freigegeben werden. Die Druckventilquerschnitte 5 wirken mit einer Druckventileinheit 9a-9c zusammen, welche ein Rückschlagventil zur Förderseite hin bilden.
Die Figur 4 ist eine Draufsicht des in der Figur 3 dargestellten Mechanismus, wobei die vorstehend im Zusammenhang mit der Figur 3 verwendeten Bezugszeichen unter Verwendung der vorstehenden Detailbeschreibung gelten. Zeichnerisch illustriert wird hier insoweit die Funktionsstellung der Betätigungsmittel der Einrichtung zur Leistungseinsparung. Darüber hinaus ist ersichtlich, dass der Schieber 7 an dem den - hier nicht weiter dargestellten - Sauganschluss 1 zugeordneten Ende mit einer Mindestluftansaugöffnung 15 des - hier nicht weiter dargestellten - Mindestluftventils 8 versehen ist.
Gemäß Figur 5 ist die Einrichtung zur Leistungseinsparung unter Verwendung der Bauteilbezeichnung gemäß der vorangegangenen Detailbeschreibung in der Arbeitsstellung gezeigt. Hierbei verdeckt die an der Ventilplatte 2 angebrachte Sauglamelle 4 die in die Ventilplatte 2 eingebrachten Saugöffnungen 3 und die benachbarten Druckventilquerschnitte 5 der Ventilplatte 2 sind über die Durchbrüche 6 in der Sauglamelle 4 geöffnet. Gleichzeitig ist der Sauganschluss 1 im - nicht weiter dargestellten - Zylinderkopf wegen des hiervon weggeschwenkten Schiebers 7 in der Offenstellung. Diese Arbeitsstellung wird im steuerdrucklosen Zustand des Betätigungskolbens 11 erreicht, welcher über eine Rückstellfeder 12 in die Ausgangsposition gedrückt ist.
In der Figur 6 ist der Betätigungskolben 11 dagegen steuerdruckbeaufschlagt, so dass sich die Einrichtung zur Leistungseinsparung in der Leerlaufstellung befindet. Hierbei sind die Saugöffnungen 3 der Ventilplatte 2 durch Ausnehmungen 16 der Sauglamelle 4 geöffnet, wogegen die Druckventilquerschnitte 5 verschlossen sind, da diese nicht mit den korrespondierenden Durchbrüchen 6 in der Sauglamelle 4 in Übereinstimmung sind. Gleichzeitig wird der Sauganschluss 1 im - hier nicht weiter dargestellten - Zylinderkopf durch das Ende des Schiebers 7 verschlossen, so dass Luft lediglich über das Mindestluftventil 8 durch die Mindestluftansaugöffnung 15 in die - hier nicht dargestellte - Ansaugkammer 18 strömen kann.
Die Figur 7 ist eine Schnittansicht von Linie V-V aus Figur 6 und illustriert die Einrichtung zur Leistungseinsparung in der Leerlaufstellung. Ersichtlicherweise ist der Betätigungskolben 11 der Betätigungsmittel für die Einrichtung zur Leistungseinsparung in einer korrespondierenden Bohrung 22 im Zylinderkopfdeckel 21 zur Bildung einer Kolben-Zylinder-Einheit geführt, welche von dem Steuerdruck beaufschlagt wird. Der am Außenumfang des Betätigungskolbens 11 angeordnete Mitnahmestift 17 erstreckt sich durch eine langlochförmige Ausnehmung im Zylinderkopfdeckel 21 in den als Schwenkhebel ausgebildeten Schieber 7.
Über den Mitnahmestift 17 wird ferner der Drehhebel 10 betätigt, welcher über die Drehhebelachse 14 die Sauglamelle 4 betätigt. Die mit den Druckventilquerschnitten 5 in der Ventilplatte 2 zusammenwirkende Druckventileinheit besteht aus einem Druckventilfänger 9a, einer Druckventilfeder 9b sowie einer Druckventillamelle 9c, welche hier im Bereich der Zwischenplatte 20 des Zylinderkopfes angeordnet ist. Im Übrigen gilt hinsichtlich der restlichen Bezugszeichen die vorstehende Detailbeschreibung.
Die Figur 8 ist eine Schnittdarstellung von Linie IV-IV in Figur 4 und illustriert die Einrichtung zur Leistungseinsparung in der Arbeitsstellung. Im Übrigen gilt auch hier hinsichtlich der verwendeten Bezugszeichen die vorstehende Detailbeschreibung.
Die Figur 9 zeigt eine Zweizylinderbauweise eines Kolbenverdichters, bei dem derselbe Ansaugraum von beiden Zylindern genutzt wird. Der Schieber 7' ist nur einmal vorhanden, da es auch bei dieser Ausführungsform nur einen Sauganschluss 1 gibt. Jedem Verdichtungsraum 500 und 500a ist eine eigene verdrehbare Sauglamelle 4 bzw. 4a zugeordnet. In der Leerlaufphase schiebt dann der eine Kolben 100 die Luft über die Ansaugkammer 18 in den anderen Verdichtungsraum 500a der bei 180° Hubversatz in diesem Moment gerade einen sich abwärts bewegenden Kolben 100a aufweist, also saugt. Durch die großquerschnittig geöffneten Saugöffnungen 3, 3a und die frei durchströmbare Ansaugkammer 18 treten nur sehr geringe Drosselverluste auf. Auch hier lässt sich der Zylinderdruck über die Größe der freigegebenen Saugkanalquerschnitte so auslegen, dass genügend Gegendruck zur Vermeidung von Ölübertritt verbleibt.

Bezugszeichenliste

1: Sauganschluss
2: Ventilplatte
3: Saugöffnung
4: Sauglamelle
5: Druckventilquerschnitt
6: Durchbruch
7: Schieber
8: Mindestluftventil
9: Druckventileinheit
10: Drehhebel
11: Betätigungskolben
12: Rückstellfeder
13: Drehlager
14: Drehhebelachse
15: Mindestluftansaugöffnung
16: Ausnehmung
17: Mitnahmestift
18: Ansaugkammer
19: Druckraum (Förderseite)
20: Zwischenplatte
21: Zylinderkopfdeckel
22: Bohrung
100: Kolben
200: Pleuel
300: Kurbelwelle
400: Kurbelgehäuse
500: Verdichtungsraum
600: Zylinderkopf

S: Steuerdruck

Claims

Einrichtung zur Leistungseinsparung bei einem Kolbenverdichter, insbesondere zur Drucklufterzeugung bei einem Kraftfahrzeug, mit einem einen Verdichtungsraum (500) begrenzenden Kolben (100) zur Erzeugung von Druckluft, die aus der Umgebung stammend über mindestens einen an einem Zylinderkopfdeckel (21) ausgebildeten Sauganschluss (1) und eine an einer Ventilplatte (2) angeordnete Ansaugventilanordnung zum Komprimieren in den Verdichtungsraum (500) gelangt, wobei zur Leistungseinsparung eine druckabhängig wirkende Leerlaufeinrichtung für die mit einer zugeordneten Sauglamelle (4) versehene Ansaugventilanordnung vorgesehen ist, wobei die Sauglamelle (4) durch Betätigungsmittel zwischen einer mindestens eine Saugöffnung (3) überlappenden Arbeitsstellung und einer die mindestens eine Saugöffnung (3) wenigstens teilweise freigebenden Leerlaufstellung verdrehbar ist,
dadurch gekennzeichnet, dass die Betätigungsmittel die Sauglamelle (4) derart koordiniert betätigen, dass diese in der Leerlaufstellung die mindestens eine Saugöffnung (3) in der Ventilplatte (2) freigibt und gleichzeitig benachbarte Druckventilquerschnitte (5) zumindest teilweise verschließt sowie den Sauganschluss (1) am Zylinderkopfdeckel (21) mittels eines Schiebers (7) absperrt, um einen erhöhten schädlichen Raum im Bereich des Zylinderkopfes (600) zu bilden.
Einrichtung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, dass die pneumatisch angesteuerten Betätigungsmittel einen im Bereich des Zylinderkopfdeckels (21) im Wesentlichen parallel zur Ebene der Ventilplatte (2) geführten und mit einem Steuerdruck beaufschlagbaren Betätigungskolben (11) aufweisen.
Einrichtung nach Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet, dass der Betätigungskolben (11) in einer Bohrung (22) des Zylinderkopfdeckels (21) geführt ist.
Einrichtung nach Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet, dass der mit Steuerdruck beaufschlagbare pneumatische Betätigungskolben (11) durch eine Rückstellfeder (12) in eine steuerdrucklose Ausgangsposition verstellbar ist, welche der Arbeitsstellung entspricht.
Einrichtung nach Anspruch 2 und 3,
dadurch gekennzeichnet, dass der Betätigungskolben (11) mittels eines hiermit gekoppelten Mitnahmestiftes (17) sowohl auf eine die Sauglamelle (4) zwischen Arbeits- und Leerlaufstellung verdrehende Drehhebelachse (14) als auch auf den den Sauganschluss (1) verschließenden Schieber (7) einwirkt.
Einrichtung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, dass der den Sauganschluss (1) verschließende Schieber (7) als ein am Zylinderkopfdeckel (21) angelenkter Schwenkschieber ausgebildet ist.
Einrichtung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, dass der Schieber (7) in dem den Sauganschluss (1) verschließenden Bereich mit einem Mindestluftventil (8a, 8b) versehen ist.
Einrichtung nach Anspruch 7,
dadurch gekennzeichnet, dass das als Rückschlagventil ausgebildete Mindestluftventil (8a, 8b) ein Lamellenventil ist, welches aus einem endseits des Schiebers als Durchbruch (8a) ausgebildeten Mindestluftventilfänger mit hiermit zusammenwirkender Ventillamelle (8b) besteht.
Einrichtung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, dass mehrere in der Ventilplatte (2) ausgebildete Saugöffnungen (3) kreisringförmig angeordnet sind und mit einer scheibenförmig als Drehlamelle mit Durchbrüchen (6) und Ausnehmungen (16) ausgebildeten Sauglamelle (4) zusammenwirken.
Einrichtung nach Anspruch 9,
dadurch gekennzeichnet, dass außerdem mehrere in der Ventilplatte (2) ausgebildete Druckventilquerschnitte (5) kreisringförmig angeordnet sind und ventilmäßig abwechselnd mit der scheibenförmigen Sauglamelle (4) zusammenwirken.