JP4067406B2 - 車両における圧縮空気システムのための配置および方法 - Google Patents

Description

本発明は、車両における圧縮空気システムのための配置に関し、この配置は、圧縮空気を発生させるための圧縮機、およびこの圧縮機により発生された圧縮空気をこの車両における残りの圧縮空気システムへと供給するための接続部を備える。本発明は、特に、重貨物車両における圧縮空気システムのために使用されることが意図される。

本発明は、車両における圧縮空気システムのための方法に関し、この方法は、圧縮機によって圧縮空気を発生させる工程、およびこの圧縮機によって発生された圧縮空気を、この車両における残りの圧縮空気システムに供給する工程を包含する。

本発明はまた、圧縮空気を発生させ、そして浄化するためのデバイスに関し、このデバイスは、圧縮機および酸化触媒を備える。

圧縮空気を発生させ、貯蔵し、そして例えば、エアサスペンションシステムおよびブレーキシステムへと分配するための圧縮空気システム（これは、公知の様式で、加圧タンク、圧縮空気ラインおよび種々の型の弁を備える）を備える車両の分野において、このシステムは、圧縮空気用圧縮機からの圧縮空気を供給される。この圧縮機は、公知の様式で、その車両の燃焼機関によって作動される。この圧縮機を潤滑するために、この燃焼機関の潤滑油システムからの潤滑油が、従来技術に従って利用される。

従来技術によれば、圧縮空気は、圧縮機から、車両の圧縮空気システムへと供給され得る。以前に公知の上述の型の圧縮空気システムに関連して起こる１つの問題は、圧縮機によって発生される圧縮空気が、しばしば、エアロゾルおよび気体の形態で、潤滑油で汚染されるという事実に関する。圧縮機が作動中の場合、非常に高い温度が生じ、その結果、圧縮空気に混合される潤滑油の酸化が起こり、これにより、この油の重合およびアグレッシブな酸化生成物の形成が起こり得る。これらの汚染物が、その車両の残りの圧縮空気システムに供給され得るべきである場合、このシステムの構成要素にコーティングが形成され得る。これらのコーティングは、この構成要素のチョーキングおよび材料溶解を引き起こし得、これによって次に、それらの構成要素の機能的欠陥が生じ得る。

従来技術によれば、圧縮空気用圧縮機において発生する圧縮空気は、冷却と組み合わせたメカニカルフィルタによって浄化され得る。しかし、この技術に関する１つの欠点は、効率が低いことである。

圧縮空気を浄化するための、以前に公知の別のシステムは、ＳＥ特許出願９９０１３５５−９に見られる。この文献は、圧縮機、および特別のラインを介してこの圧縮機に接続された別の酸化触媒を有するシステムを開示する。この酸化触媒によって、この圧縮機において発生した圧縮空気が浄化され得、これにより、この車両の圧縮空気システムにおける汚染物質の蓄積の危険性が低下する。

この公知のシステムに関する１つの欠点は、このシステムが、比較的大きな空間を必要とすることであり、このことは、重貨物車両の機関室において利用可能な空間が有意に制限されるので、問題である。考慮されなければならない別の要因は、通常の清浄効果を得るために、酸化触媒がかなり高い温度を必要とすることである。

本発明の課題は、車両のための圧縮空気システム（特に、燃焼機関からの潤滑油で潤滑される圧縮機によって圧縮空気が発生される、圧縮空気システム）における、圧縮空気の効率的な浄化のための配置を提供することである。

上述の課題は、上述の型の配置によって達成され得、この配置の特徴的な特性は、添付の請求項１から明らかであり、そしてこの配置は、酸化触媒を備え、この酸化触媒は、この圧縮機の出口と直接接続されて、発生した圧縮空気を浄化するために適合されており、そしてこの酸化触媒は、この残りの圧縮空気システムに接続される。

本発明のさらなる課題は、車両における圧縮空気システムのための改善された方法を提供する。これは、上述の型の方法によって達成され得、この方法の特徴的な特性は、添付の請求項９から明らかであり、そしてこの方法は、圧縮機の出口と直接接続された酸化触媒において、発生した圧縮空気を浄化する工程、およびこの酸化触媒によって浄化された圧縮空気を、その残りの圧縮空気システムに移送する工程を包含する。

本発明のさらなる課題は、圧縮空気を発生させ、そして浄化するための、改善されたデバイスを提供することである。これは、上述の型のデバイスによって達成され、このデバイスの特徴的な特性は、添付の請求項１０から明らかであり、そしてここで、この酸化触媒は、この圧縮機の出口と直接接続され、この発生した圧縮空気を浄化するために適合される。

本発明により、いくつかの利点が達成される。第一に、本発明による配置は、以前に公知の配置よりかなり小さな利用可能空間を必要することが、注目され得る。このことは、本発明によって利用される酸化触媒が、圧縮機からの圧縮空気に対する満足な清浄効果を提供するために十分に大きな容量で形成され得ることを意味する。次に、このことは、酸化触媒の清浄効果は、原理的に、その容量に比例するという理解に基づく。

本発明に関する別の利点は、本発明による酸化触媒が、圧縮機に直接接続されて配置され得ることであり、このことは、酸化触媒について必要とされる作動温度（通常、少なくとも２００℃）が、いずれの特定の加熱配置を使用する必要もなく、確実な様式で得られ得ることを意味する。圧縮機から供給される圧縮空気の、必要とされる高い作動温度を維持するための、いずれの特定の断熱なども必要とする様式でもない。

本発明の好ましい実施形態によれば、酸化触媒が、圧縮機のシリンダーヘッド内に提供される。従って、このことは、本発明による配置が、圧縮機と触媒との両方の機能を備える、小型かつ空間節約型のユニットを構築する、統合された圧縮機および触媒のデバイスを構築するといえることを意味する。

本発明の有利な実施形態は、添付の従属請求項から明らかである。

本発明を、好ましい実施形態および添付の図面を参照して、以下にさらに説明する。

（好ましい実施形態）
図１は、本発明による配置の主要な図を示す。好ましい実施形態によれば、この配置は、それ自体以前に公知の型の圧縮空気システム１に接続されて利用され、この圧縮空気システムは、好ましくは、重貨物車両のための圧縮空気システムによって構成され得るが、それに限定されない。圧縮空気システム１（これは、例えば、エアドライヤー、加圧タンクおよびその車両のエアサスペンションシステムおよびブレーキシステムを備える）は、概略的にのみ、図１に示される。

圧縮空気システム１に対して意図される圧縮空気は、圧縮機２において発生され、この圧縮機２は、トランスミッション４を介して、燃焼機関３に機械的に接続される。この様式で、図面中の矢印によって示されるところにより、周囲から圧縮機２へと、流入空気チャネル５を通って流れる空気は、圧縮され得、そして圧縮機２から供給され得る。圧縮機２は、燃焼機関３の潤滑油システム７からの潤滑油を提供され、ここで、この潤滑油は、油供給ライン８を通して圧縮機２に供給され、そして油排出ライン９を通して圧縮機２から供給される。

圧縮機２が作動中の場合、圧縮機において発生した圧縮空気において、非常に高い温度が発生する。次に、この温度は、この圧縮空気に混合される潤滑油の酸化を引き起こす。この関連において、アグレッシブな酸化生成物（例えば、エステル、樹脂様物質およびエアロゾル）が形成され、圧縮機２において発生している圧縮空気を汚染し得る。この汚染された空気が、圧縮空気システム１にさらに供給されるべきである場合、加圧タンクなどのコーティングが形成され得る。さらに、この汚染された空気は、例えば、弁のチョーキング、およびこのシステムの一部を形成する構成要素の材料溶解を引き起こし得る。この目的で、汚染された圧縮空気は、圧縮機２から、この圧縮機２と接続されて提供される酸化触媒１０へと案内される。酸化触媒１０において、圧縮空気の一部を形成する汚染物質は、二酸化炭素および水に転換される。次に、浄化された圧縮空気は、さらなるライン１１によって、圧縮空気システム１にさらに供給される。

以下に詳細に記載されることによれば、本発明は、酸化触媒１０が圧縮機２に直接接続されて提供されるという事実に基づく。好ましくは、酸化触媒１０は、圧縮機２において圧縮された空気のための出口と接続されて配置され、このことは、圧縮機２が、酸化触媒１０と一緒になって、組み合わせられた圧縮機および触媒のデバイスを構築するといえることを意味し、このデバイスは、図１において、破線および参照番号１２によって示される。

酸化触媒１０は、満足な清浄能力で作動し得る特定の最低限の温度を有するような様式で、構成される。この限界温度は、通常、約２００℃のオーダーである。通常の適用において、圧縮機２から流出する空気の温度は、この温度を得る。しかし、所望の限界温度を確実にするために、本発明は、代替の実施形態において、加熱のための特別の手段を備えて配置され得る。次に、このことは、酸化触媒１０に電気加熱デバイスを提供することにより実現され得、この電気加熱デバイスによって、酸化触媒１０の所望の温度が常に得られ得ることが確実にされる。酸化触媒１０の温度が高くなりすぎないことを確実にするために、本発明はまた、代替的に、冷却システム（例えば、冷却水に基づく）を備え得、この冷却システムは、酸化触媒１０の作動状態の間（ここで、温度が高くなりすぎる危険を冒す）に、この酸化触媒１０を冷却するために利用される。この目的で、ライン１はまた、ライン１１を通って流れる空気が冷却されるように適合され得る。しかし、ほとんどの適用に対して、正しい作動温度は、酸化触媒１０において、温度制御のためのいずれの特定のデバイスをも使用する必要なしに、得られ得ることが注目されるべきである。

図２は、本発明による、組み合わせられた圧縮機および触媒のデバイス１２の、わずかに単純化した断面図を示す。このデバイス１２は、本質的に公知の型の圧縮機２（図１を参照のこと）を備え、この圧縮機の主要な部品および機能を、ここで説明する。

圧縮機２は、シリンダーヘッド１４を有するケース１３を備える。このケースの内側には、シリンダー１５が存在し、このシリンダー１５の中に、上下に移動するピストン１６が提供される。ピストン１６は、公知の様式で、接続棒１７に接続され、次に、この接続棒は、クランクシャフト１８上に提供される。このクランクシャフト１８は、ケース１３内に回転可能に取り付けられ、そして機械的トランスミッションを介して、燃焼機関（図１を参照のこと）に接続される。

流入空気は、流入空気チャネル５を通って圧縮機２に供給される。ピストン１６の下向きの移動の間、空気は、吸気口１９を介してシリンダー１５内に供給される。この吸気口１９は、通常、薄板に基づく吸気弁２０で覆われている。しかし、吸気弁２０は、シリンダー１５内の圧力の低下（これは、ピストン１６の下向きの移動の間にもたらされる）に起因して、公知の様式で開く。吸気弁２０の開状態は、図２において破線によって示される。

ピストン１６がその最下の位置に達し、そしてその上向きの運動を開始する場合、吸気弁２０は、まず閉じる。ピストン１６が上向きに押される場合、シリンダー１５内の空気（これは今、圧縮されている）が、薄板に基づく排気弁２１を通して押し出される。この排気弁２１は、図２において開状態で示されており、シリンダー１５内で存在する上昇した圧力に起因して、この排気弁は自動的に、この開状態に適合する。従って、この開状態において、圧縮空気は、出口２２を通って流出し得る。

上述の油供給ライン８は、潤滑油を供給するために、圧縮機２に接続され、一方で、上述の油排出ライン９もまた、潤滑油を取り除くために、圧縮機２に接続される。

圧縮機２のシリンダーヘッド１４において、空間２３が規定され、この空間２３を通して、圧縮機２から流出する空気が流れ、その後、この空気は、流出ライン１１に達する。この流出ライン１１は、その車両の残りの圧縮空気システム１（図１を参照のこと）に導く。上述のことによれば、本発明の基本的な原理は、酸化触媒が、圧縮機２と直接接続されて提供されることであり、より正確には、空気出口２２と接続されることである。この酸化触媒は、空気出口２２の下流に提供された触媒ユニット１０の形態で、図２に示されている。次に、この酸化触媒は、１つの単一触媒ユニットまたはいくつかのより小さな触媒ユニットによって構成され得、これらは一緒になって、図１および２において参照番号１０で概略的に示されている酸化触媒に対応する。

触媒ユニット１０は、シリンダーヘッド１４に規定された空間２３に適合するような様式で形成される。触媒ユニット１０は、例えば、本質的に円筒形の管様の、いくつかのより小さなユニットによって構成され得る。

しかし、本発明は、この設計に限定されず、触媒ユニット１０は、利用可能な空間、圧縮機のシリンダーヘッド１４における圧縮空気の流れ特徴、およびサービスの可能性に依存して形成される。好ましくは、酸化触媒は、シリンダーヘッド１４内に規定される空間２３を完全に利用するように、そして圧縮空気がこの酸化触媒にわたって均一に流れるように、形成される。

全体として、触媒ユニットは、シリンダー１５から流出する空気を、ライン１１をさらに通して圧縮空気システム１に供給される前に浄化するために利用される酸化触媒を、このように構成する。この様式で、圧縮空気システムにおける構成要素に対するチョーキングまたは損傷を引き起こす有害なコーティングの危険性が低減する。

本発明の基本的な原理は、酸化触媒が、圧縮機２の出口２２に直接接続されて提供され、その結果、組み合わせられた圧縮機および触媒のデバイスが形成されることである。この組み合わせられたデバイスは、酸化触媒を備え、次に、この酸化触媒は、少なくとも１つであるがいくつかでもある触媒ユニットによって構成され、これらの触媒ユニットの各々が、触媒様式で、圧縮機２において発生した圧縮空気の特定の量を浄化し得る。好ましくは、触媒ユニットは、触媒活性物質でコーティングされた折り畳まれたプレートで形成される、短い管様ユニットによって構成され得る。これらの触媒ユニットは、シリンダー１５からの空気がこれらの触媒ユニットにわたって案内されるように、シリンダーヘッド１４内に配置される。触媒ユニット１０およびシリンダーヘッド１４内の空間２３を通る圧縮空気の流れの方向は、図２において矢印によって概略的に示されている。

触媒ユニット１０を取り付けるために、シリンダーヘッド１４は、好ましくは、案内手段（図示せず）を備え、この案内手段は、例えば、適切に形成された凹部により構成され得、この凹部に、触媒ユニットが、圧縮機２の製造の間、または圧縮機２のサービスの間に、適所に押し込まれ得る。この様式で、触媒ユニット１０は、単純な様式でシリンダーヘッド１４内に取り付けられ得る。いくつかのユニットが利用される場合、これらは小さな短い管として適切に形成され、その結果、これらは、シリンダーヘッド１４における対応する凹部または類似の空間に適所に押し込まれる、容易に交換可能なユニットを形成する。この様式で、本発明に関して利点が得られる。なぜなら、例えば、欠損した触媒ユニットが、単純な様式で交換され得るからである。

本発明によって、酸化触媒１０が圧縮機２に直接接続されて配置されるという事実により、改善された清浄能力が得られる。この配置により、これらの構成要素の間の別個の長い接続ラインが、完全に排除され得る。この様式で、酸化触媒はまた、圧縮機と酸化触媒との間の経路に沿って熱が失われる必要なく、その必要な作動温度を得る。本発明による配置によって、以前に公知のデバイスと比較してより小さな容量がまた得られる。

本発明は、特定の数の触媒ユニットを備えることに限定されず、この数は、当面の適用に依存して、そして触媒ユニット、シリンダーヘッドおよび他の構成要素の当面の寸法に依存して、変化し得る。原則的に、本発明は、適切な様式でシリンダーヘッド１４の内側を満たす、単一の触媒本体を用いて実現され得る。あるいは、本発明は、いくつかの触媒ユニットを用いて実現され得、この場合には、これらのユニットは、シリンダーヘッド内に個々に取り付けられ得る。

本発明は、圧縮機２のシリンダーヘッド１４に接続されて提供される酸化触媒に限定されない。代替の実施形態によれば、排気弁２１（特に、その下側）は、酸化触媒の機能を提供する物質でコーティングされ得る。このことは、排気弁２１を通って流れる空気に対して、特定の清浄効果を有する。ピストン１６の上側もまた、触媒物質でコーティングされ得、このコーティングによって、圧縮機の大きさを増加させる必要なく、触媒表面が増加し得る。

あるいは、当面の適用に依存して、本発明は、浄化された圧縮空気を冷却するための手段を備えて形成され得、ここで、この場合のこの手段は、酸化触媒と、残りの圧縮空気システム１との間の接続１１（図１を参照のこと）に沿って提供される。この様式で、圧縮空気の温度は、下流に配置された圧縮空気システム１に対して調節された値に低下し得る。

本発明は、上記の実施形態に限定されず、添付の特許請求の範囲の範囲内で変化し得る。例えば、本発明は、圧縮空気システムに圧縮空気を発生させるための圧縮機を備える、種々の型の車両（例えば、乗用車、トラック、ローダー、およびバス）において利用され得る。

さらに、例えば、出口ポート２２および排気弁２１は、空間２３を通る空気の流れが、流れに関して適切な様式で、それぞれの触媒ユニットに分配されるような様式で、適切に形成され得る。

本発明は、種々の型の圧縮機（例えば、２セットの吸気弁および排気弁を有する２つのピストンを備える型の圧縮機）と共に実施され得る。

図１は、本発明に従う配置の斜視図を示す。 図２は、本発明に従って利用される圧縮機の断面図を示す。

Claims (8)

1. 車両における圧縮空気システムのための配置であって、該配置は、圧縮空気を発生させるための圧縮機（２）、および該圧縮機（２）によって発生された圧縮空気を該車両における圧縮空気システム（１）の残りの部分に供給するための接続部（１１）を備え、該配置が、該発生した圧縮空気を浄化するよう適合された、該圧縮機（２）の出口と直接接続された酸化触媒（１０）を備え、該酸化触媒（１０）が、該圧縮空気システム（１）の残りの部分に接続されており、
   該酸化触媒（１０）が、該圧縮機（２）内に一体的に配置されており、そして該圧縮機（２）と一緒になって、組み合わせられた圧縮機および触媒のデバイス（１２）を構成していることを特徴とする、配置。
2. 前記酸化触媒（１０）が、前記圧縮機（２）の出口において、シリンダーヘッド（１４）内に規定される空間（２３）内にはまるように配置されていることを特徴とする、請求項１に記載の配置。
3. 前記酸化触媒（１０）が、触媒活性材料を有するいくつかの別個の触媒ユニットによって構成されていることを特徴とする、請求項１〜２のいずれか１項に記載の配置。
4. 前記圧縮機（２）によって発生される前記圧縮空気の温度を制御するための手段を備えることを特徴とする、請求項１〜３のいずれか１項に記載の配置。
5. 前記手段が電熱デバイスを備えることを特徴とする、請求項４に記載の配置。
6. 前記手段が冷却デバイスを備えることを特徴とする、請求項４に記載の配置。
7. エンジン（３）が、ディーゼルエンジンによって構成されていることを特徴とする、請求項１〜６のいずれか１項に記載の配置。
8. 圧縮空気を発生および浄化するためのデバイスであって、圧縮機（２）および酸化触媒（１０）を備え、該酸化触媒（１０）が、該圧縮機（２）の出口に直接接続され、該発生した圧縮空気を浄化するよう適合されており、該酸化触媒（１０）が、該圧縮機（２）内に一体的に配置されており、そして該圧縮機（２）と一緒になって、組み合わせられた圧縮機および触媒のデバイス（１２）を構成していることを特徴とする、デバイス。

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