JP2004124731A

JP2004124731A - Air compressor device

Info

Publication number: JP2004124731A
Application number: JP2002286468A
Authority: JP
Inventors: Tomoyasu Harada; 原　田　友　康
Original assignee: UD Trucks Corp
Current assignee: UD Trucks Corp
Priority date: 2002-09-30
Filing date: 2002-09-30
Publication date: 2004-04-22
Anticipated expiration: 2022-09-30
Also published as: JP4007446B2

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an air compressor device capable of increasing a discharge air rate in a low-speed rotation range and capable of lowering the temperature of the discharged high-pressure air in a high-speed rotation range by changing the compression ratio. <P>SOLUTION: This air compressor device is provided with an auxiliary chamber 6 communicated with a clearance volume, which is formed when a piston of the air compressor 1 rises, through an opening/closing means 7, and when rotating speed of the air compressor 1 is the predetermined rotating speed or more, the opening/closing means is opened to lower the compression ratio. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はサーボブレーキ用など自動車の各種機器にエアソースとして圧縮空気を供給するエアコンプレッサ装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
自動車のブレーキ装置や、その他空気圧を利用する各種機器にエアソースとして圧縮空気を供給するエアコンプレッサ装置は、通常、走行用のエンジンから直接的に駆動されており、その一方で、ブレーキ装置などのエア消費はエンジン回転速度とは無関係であり、むしろ低速走行時のエア消費が多い傾向にある。したがって、エアコンプレッサは、低速回転域において十分な供給能力が要求され、このことは、高速域での無駄なエネルギ消費や高温過熱というような問題を起させることにもなる。
エアコンプレッサにおいては、圧縮比を増加させると、吐出量が増加する。なお、ここでいう圧縮比は、（行程容積＋隙間容積）／（隙間容積）である。
【０００３】
その他の従来技術としては、例えば特開昭５８−１５８３８２号公報や特許第２７１５７５５号公報には、可変容量コンプレッサが開示されている。しかし、これ等の従来技術では、構造が複雑であり、部品点数が多いという問題点を有している。また、これ等の可変容量コンプレッサは、何れも斜板の傾斜角を制御するタイプのものに限定されてしまう。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上記の問題点を解消することを目的として提案されたものであり、エアコンプレッサの低速回転域での吐出空気量の増加を図り、かつ高速回転域では吐出空気量および吐出空気温度の低減を圧縮比の変更によって達成するエアコンプレッサ装置を提供することを目的としている。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明のエアコンプレッサ装置は、エアコンプレッサのピストン上昇時の隙間容積に開閉手段を介して連通する副室を設け、エアコンプレッサが所定回転速度以上でその開閉手段を開いて圧縮比を低下させるように構成したことを特徴とする。（請求項１）
なお、ここで云うピストン上昇時の隙間容積は、シリンダ内でピストンが上死点にあるとき、シリンダヘッド、ピストン、およびシリンダで囲まれた空間を云う。
【０００６】
また、前記開閉手段は機械式に作動する弁機構であるエアコンプレッサ装置。（請求項２）
【０００７】
また、前記開閉手段をエアコンプレッサの回転数を検出して自動制御するエアコンプレッサ装置。（請求項３）
【０００８】
そして、前記開閉手段を吐出管側の空気温度を検出して制御するエアコンプレッサ装置。（請求項４）
【０００９】
本発明によれば、エアコンプレッサの高速回転域での運転時、あるいは吐出管内空気温度が過熱状態となった時に、副室がシリンダ内と連通されて隙間容積が増加し、圧縮比が低下するので吐出流量が減少し、駆動動力の減少、あるいは過熱の防止を図ることができる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施形態を説明する。
図１において、全体を符号１で示すエアコンプレッサは、エンジンのクランクシャフトからギヤトレーンなどの伝動手段を介して駆動されている。エアコンプレッサの吸気管路２は、エンジンの吸気系から分岐してコンプレッサのシリンダヘッド４の吸い込み口２ａに連通されており、また、シリンダヘッド４の吐出口３ａからの吐出管路３は、プレッシャレギュレータ（図示なし）を介してエアリザーバに連通され、さらに各種のエア操作機器に連通されている。
【００１１】
そして、シリンダヘッド４の上部には副室６が設けられており、開閉手段である開閉弁７を介してシリンダ５内と連通されている。
図２に示すように、開閉弁７は制御手段（アクチュエータ）８により開弁し、副室６がシリンダ、シリンダヘッド４、およびピストンで囲まれる隙間５に連通して隙間容積を拡大し、圧縮比を所定値（５〜３０％減）に低下させるように構成されている。
【００１２】
図１に戻って、前記開閉弁７を制御する制御装置１０が設けられており、コンプレッサ１の回転速度を検出する回転数センサ１１、および吐出管路３内の温度を計測する温度センサ１２が設けられてそれぞれ制御装置１０に入力され、それらの信号に基づいて制御装置１０から弁制御手段８に出力されて開閉弁７の開閉が行われている。
【００１３】
図３には、開閉弁７の開閉制御のフローが示されている。
まず、ステップＳ１でセンサ１１により回転数（あるいはセンサ１２により吐出管内温度）を検出して制御装置１０に入力し、ステップＳ２では制御装置１０においてその検出値が所定値以上か否か判定し、ＹＥＳならば、ステップＳ３で弁７を開放し、ＮＯならば、ステップＳ４で弁７を閉じ、ステップＳ５からステップＳ１に戻り、ステップＳ５での終了の判定まで繰り返す。
【００１４】
このような制御運転によってコンプレッサ１が所定回転数以上、あるいは吐出管３内の温度が所定温度以上の範囲において、開閉弁７は開放されて圧縮比を低下させる。したがって、この運転範囲においては、吐出流量は高圧縮比の場合より減少して運転されるので、経済性の向上、および吐出側空気温度を低下させることができる。
【００１５】
【発明の効果】
本発明は、以上説明したように構成され、エアコンプレッサの高速回転域での運転時、あるいは吐出管内空気温度が過熱状態となった時には、開閉手段を介して副室に連通し、圧縮比を低下させて吐出流量を減少させる。したがって、低速域で十分に供給流量を確保するように設定すれば、全運転領域での経済的な運転、および過熱の防止を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のコンプレッサ装置の一実施形態の構成を示す図。
【図２】副室の詳細を示す断面図。
【図３】制御の流れを示すフローチャート。
【符号の説明】
１・・・エアコンプレッサ
２・・・吸気管路
３・・・吐出管路
６・・・副室
７・・・開閉弁
１０・・・制御装置
１１・・・回転数センサ
１２・・・温度センサ[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to an air compressor device for supplying compressed air as an air source to various automotive devices such as servo brakes.
[0002]
[Prior art]
An air compressor device that supplies compressed air as an air source to an automobile brake device or other various devices that use air pressure is normally driven directly from a driving engine, while a brake device or the like is used. The air consumption is independent of the engine speed, and tends to be higher at low speeds. Therefore, the air compressor is required to have a sufficient supply capacity in a low-speed rotation range, which causes problems such as wasteful energy consumption in a high-speed range and high-temperature overheating.
In the air compressor, when the compression ratio is increased, the discharge amount increases. The compression ratio here is (stroke volume + gap volume) / (gap volume).
[0003]
As other conventional techniques, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 58-158382 and Japanese Patent No. 2715755 disclose a variable displacement compressor. However, these conventional techniques have a problem that the structure is complicated and the number of parts is large. In addition, these variable displacement compressors are all limited to those that control the inclination angle of the swash plate.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
The present invention has been proposed for the purpose of solving the above-described problems, and aims to increase the amount of discharge air in a low-speed rotation region of an air compressor, and to discharge air amount and discharge air temperature in a high-speed rotation region. It is an object of the present invention to provide an air compressor device that achieves reduction of the pressure by changing the compression ratio.
[0005]
[Means for Solving the Problems]
The air compressor device of the present invention is provided with a sub-chamber communicating with the clearance volume of the air compressor when the piston is raised through the opening / closing means, so that the air compressor opens the opening / closing means at a predetermined rotation speed or more to lower the compression ratio. It is characterized by having been constituted. (Claim 1)
Here, the clearance volume when the piston is raised refers to a space surrounded by the cylinder head, the piston, and the cylinder when the piston is at the top dead center in the cylinder.
[0006]
The opening / closing means is a valve mechanism that operates mechanically. (Claim 2)
[0007]
An air compressor device for automatically controlling the opening / closing means by detecting the rotation speed of the air compressor. (Claim 3)
[0008]
An air compressor device for controlling the opening / closing means by detecting the air temperature on the discharge pipe side. (Claim 4)
[0009]
According to the present invention, when the air compressor is operated in the high-speed rotation range or when the air temperature in the discharge pipe is in an overheated state, the sub-chamber is communicated with the inside of the cylinder to increase the gap volume and decrease the compression ratio. Therefore, the discharge flow rate is reduced, and the driving power can be reduced or overheating can be prevented.
[0010]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
In FIG. 1, an air compressor indicated generally by reference numeral 1 is driven from a crankshaft of an engine via a transmission means such as a gear train. The intake pipe 2 of the air compressor branches off from the intake system of the engine and communicates with the suction port 2a of the cylinder head 4 of the compressor. The discharge pipe 3 from the discharge port 3a of the cylinder head 4 It is connected to an air reservoir via a regulator (not shown) and further to various air operating devices.
[0011]
A sub-chamber 6 is provided above the cylinder head 4 and communicates with the inside of the cylinder 5 via an opening / closing valve 7 serving as opening / closing means.
As shown in FIG. 2, the opening / closing valve 7 is opened by a control means (actuator) 8, and the sub-chamber 6 communicates with the gap 5 surrounded by the cylinder, the cylinder head 4, and the piston to increase the gap volume and compress the valve. The ratio is reduced to a predetermined value (5 to 30% reduction).
[0012]
Returning to FIG. 1, a control device 10 for controlling the on-off valve 7 is provided, and a rotation speed sensor 11 for detecting a rotation speed of the compressor 1 and a temperature sensor 12 for measuring a temperature in the discharge pipe 3 are provided. They are provided and input to the control device 10, respectively, and output from the control device 10 to the valve control means 8 based on those signals to open and close the on-off valve 7.
[0013]
FIG. 3 shows a flow of opening / closing control of the opening / closing valve 7.
First, in step S1, the number of revolutions (or the temperature in the discharge pipe by the sensor 12) is detected by the sensor 11 and input to the control device 10. In step S2, the control device 10 determines whether or not the detected value is equal to or greater than a predetermined value. If YES, the valve 7 is opened in Step S3, and if NO, the valve 7 is closed in Step S4, the process returns from Step S5 to Step S1, and repeats until the termination is determined in Step S5.
[0014]
By such a control operation, the on-off valve 7 is opened to lower the compression ratio when the compressor 1 is at a predetermined rotational speed or higher, or when the temperature inside the discharge pipe 3 is higher than a predetermined temperature. Therefore, in this operation range, the operation is performed with the discharge flow rate being reduced as compared with the case of the high compression ratio, so that the economy can be improved and the discharge side air temperature can be lowered.
[0015]
【The invention's effect】
The present invention is configured as described above, and communicates with the sub-chamber through the opening / closing means when the air compressor is operating in the high-speed rotation range or when the air temperature in the discharge pipe is in an overheated state, and reduces the compression ratio. To reduce the discharge flow rate. Therefore, if the supply flow rate is set to be sufficiently ensured in the low speed range, economical operation in the entire operation range and prevention of overheating can be achieved.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram showing a configuration of an embodiment of a compressor device of the present invention.
FIG. 2 is a sectional view showing details of a sub chamber.
FIG. 3 is a flowchart showing a control flow.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Air compressor 2 ... Intake line 3 ... Discharge line 6 ... Sub-chamber 7 ... On-off valve 10 ... Control device 11 ... Rotation speed sensor 12 ... Temperature Sensor

Claims

A sub-chamber communicating with the gap volume of the air compressor when the piston is raised through the opening / closing means is provided, and the air compressor opens the opening / closing means at a predetermined rotation speed or more to reduce the compression ratio. Air compressor device.

2. The air compressor device according to claim 1, wherein the opening / closing means is a valve mechanism that operates mechanically.

2. The air compressor device according to claim 1, wherein the opening / closing means is automatically controlled by detecting a rotation speed of the air compressor.

4. The air compressor device according to claim 3, wherein said opening / closing means is controlled by detecting an air temperature on a discharge pipe side.