WO2012045464A1 - Luftverdichtungseinrichtung für einen kraftwagen sowie verfahren zum betreiben einer solchen luftverdichtungseinrichtung - Google Patents

Luftverdichtungseinrichtung für einen kraftwagen sowie verfahren zum betreiben einer solchen luftverdichtungseinrichtung Download PDF

Info

Publication number
WO2012045464A1
WO2012045464A1 PCT/EP2011/005004 EP2011005004W WO2012045464A1 WO 2012045464 A1 WO2012045464 A1 WO 2012045464A1 EP 2011005004 W EP2011005004 W EP 2011005004W WO 2012045464 A1 WO2012045464 A1 WO 2012045464A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
air
compressor
compressors
compressed
compression device
Prior art date
Application number
PCT/EP2011/005004
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Hartmut Raiser
Original Assignee
Daimler Ag
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Daimler Ag filed Critical Daimler Ag
Publication of WO2012045464A1 publication Critical patent/WO2012045464A1/de

Links

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04B—POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS
    • F04B41/00—Pumping installations or systems specially adapted for elastic fluids
    • F04B41/06—Combinations of two or more pumps
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60T—VEHICLE BRAKE CONTROL SYSTEMS OR PARTS THEREOF; BRAKE CONTROL SYSTEMS OR PARTS THEREOF, IN GENERAL; ARRANGEMENT OF BRAKING ELEMENTS ON VEHICLES IN GENERAL; PORTABLE DEVICES FOR PREVENTING UNWANTED MOVEMENT OF VEHICLES; VEHICLE MODIFICATIONS TO FACILITATE COOLING OF BRAKES
    • B60T17/00—Component parts, details, or accessories of power brake systems not covered by groups B60T8/00, B60T13/00 or B60T15/00, or presenting other characteristic features
    • B60T17/02—Arrangements of pumps or compressors, or control devices therefor
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B37/00—Engines characterised by provision of pumps driven at least for part of the time by exhaust
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/12—Improving ICE efficiencies

Definitions

  • Air compression device for a motor vehicle and method for operating such an air compression device
  • the invention relates to an air compression device for a motor vehicle specified in the preamble of claim 1 species, and a method for operating such an air compression device specified in the preamble of claim 9 Art.
  • DE 2008 026 023 A1 discloses a drive train with an internal combustion engine which has an output shaft and which generates a hot exhaust gas flow.
  • Drive train includes a turbocompound system that includes an exhaust gas turbine, which is arranged acted upon by exhaust gas in the exhaust stream and exhaust gas energy in
  • the exhaust gas turbine is in a drive connection with the output shaft of the internal combustion engine or is switchable in such a drive connection. Furthermore, the exhaust gas turbine drives a turbo compressor or
  • the turbocompound system further comprises a compressed air system with an air compressor, which is drivable by means of the internal combustion engine or an additional motor and compressed air in at least one compressed air circuit or a
  • the air compressor by means of the turbocompressor or positive displacement compressor of the turbocompound system can be charged, wherein compressed air is supplied in the air compressor on its suction side by the turbo compressor or positive displacement compressor.
  • the air compressor can be designed as a two-stage compressor with two cylinders but also as a single-stage compressor with a cylinder.
  • Air compressors known with which air is compressible have the disadvantage of a relatively high compression end temperature.
  • they have a large dimensioning, which is based on the air demand at idle and at the lowest Einschalte- and the necessary idle time to avoid overheating.
  • an air compression device for a motor vehicle with at least one air compressor and a method for
  • Such an air compression device for a motor vehicle in particular a utility vehicle, comprises an air compressor, which has a first compressor, in particular a first cylinder with one in the cylinder translationally
  • a second compressor in particular a second cylinder with a translationally slidably received therein piston comprises, by means of which air is to be compressed for a compressed air system of the motor vehicle.
  • the compressors can be selectively switched between a serially connected operating state and a parallel operating state.
  • the compressors may be connected in parallel with each other and the air for the
  • Compress compressed air system of the motor vehicle in parallel the compressors are connected, for example, to a common air supply and the compressor at least air is supplied substantially simultaneously, which is compressed by the compressors.
  • the compressors are connected in series with one another. Initially, only one of the compressors is supplied with air, which compresses the air, in particular precompressed. The compressed by the first compressor, in particular pre-compressed air is then also downstream and serially arranged second
  • Conducted compressor which compresses the first compressor as a first stage compressed, in particular pre-compressed air, as a second stage further before finally the compressed air system or a storage device, in particular a tank, a pressure bottle, or the like, is supplied.
  • the compressor and thus the air compressor can be initially designed and displayed at least almost as a two-stage compressor in terms of their dimensions, so their dimensions, with such designed as a two-stage compressor compressor has a particularly low space requirement, and a particularly low Having weight,
  • air compression device represent, so that the air compressor has a low weight and a small space requirement, but at the same time a particularly high performance. Furthermore, such a designed as a two-stage air compressor air compressor has a particularly low power loss and thus a particularly efficient operation in both active and passive operation, especially in comparison to a single-stage air compressor, so that the air compressor of the air compression device according to the invention and thus the air compression device according to the invention itself can be operated particularly efficiently and with low energy consumption.
  • Air compressors of two smaller compressors, in particular cylinders, which are dimensioned smaller compared to the single-stage air compressor and its one compressor also provides improved cooling than in a single-stage air compressor, since the two-stage air compressor has a larger surface, from which heat is dissipated particularly well can. Therefore, the two-stage air compressor with its two compressors of the air compression device according to the invention even in parallel and thus single-stage operation on a very efficient and more efficient operation in particular as a single-stage air compressor.
  • the air compression device according to the invention thus makes it possible, for example, to operate the reversible air compressor predominantly in the serially connected operating state, so that the air compressor compresses the air in two stages by means of its two compressors connected in series with one another. In case of increased demand, a pneumatic parallel connection of the two compressors to each other is possible, so that a single-stage compression of the air is shown, in which the air is therefore compressed in one stage and in parallel by the compressors.
  • This operating state connected in parallel with each other can advantageously be carried out until, for example, the temperature of the air compressor or the pressure in an air tank of the compressed air system reaches or exceeds a predetermined threshold, in which case the air compressor or compressors are in the operating state connected in series can be switched.
  • the operating state connected in parallel to one another in engine braking mode makes sense for rapid recuperation of compressed air as long as the temperature limits are maintained.
  • the compressor by means of a valve device, in particular a solenoid valve between the operating conditions are switchable. This allows a particularly fast and needs-based switching between the operating conditions, so that the operating state of the compressor or
  • Air compressor particularly fast to changing conditions and requirements is customizable.
  • the air compression device according to the invention has a relatively low cost and a low complexity, what the number of parts, the
  • the invention also includes a method for operating such
  • Air compression device wherein the compressors of the air compressor for compressing the air are selectively switched between the serially connected operating state and the parallel operation state connected.
  • Advantageous embodiments of the air compression device according to the invention are to be regarded as advantageous embodiments of the method according to the invention and vice versa.
  • Air compressor and thus the entire air compressor which benefits an efficient overall operation of the motor vehicle, which thus low emissions and low energy consumption, especially low fuel consumption, can be operated.
  • Temperature load of the air compressor or the air compressor is classified as relatively low.
  • a swing between the parallel and the serially connected to each other operating state of the compressor can be provided when a maximum allowable temperature of the air compressor is reached in parallel connected state. Due to the larger volume flow, the operating state connected in parallel makes it possible to dispense with an increased idle speed when filling the storage device, which is also referred to as inflation, while the motor vehicle is stationary and the internal combustion engine is idling. This makes a particularly efficient, low-emission and fuel-efficient
  • a cooling device is arranged downstream of the first compressor and upstream of the second compressor, by means of which the air compressed by the first compressor can be cooled.
  • a cooling device In the operating state connected in parallel to one another, such a cooling device allows cooling of the air compressed by the first compressor, wherein a cooling device is advantageously also arranged downstream of the second compressor, so that in the operating state connected in parallel both the one and the other Compressor compressed air is efficiently coolable.
  • an intermediate cooling of the air compressed by the first compressor as the first stage is shown by this embodiment, so that the air compressed by the first compressor, in particular precompressed, is subsequently supplied to the second compressor as a second stage.
  • a cooling device is arranged, by means of which the compressed air can be cooled.
  • Air compression device at least one compressor of an exhaust gas turbocharger, by means of which one of the internal combustion engine sucked and the
  • Compressible to internal combustion engine air is compressible, wherein the compressors of the air compressor from the compressor of the exhaust gas turbocharger compressed, in particular pre-compressed, air is at least partially supplied. This allows the pre-compressed by the compressor air in particular in the fired and thus
  • a cooling device Is downstream of the compressor of the exhaust gas turbocharger and upstream of the compressor of the air compressor, a cooling device, in particular a charge air cooler arranged, by means of which the compressor of the exhaust gas turbocharger compressed air is cooled, the pre-compressed and recooled by the cooling air can the
  • Compressors are supplied, which brings a further saving in compression work with it, thus further improving the operation of the air compressor.
  • Both in the fired as well as in engine braking operation by an engine brake integration of the internal combustion engine is thereby spared the air compressor and has a lower wear due to the lowered end temperature of the air and due to an increase in the capacity.
  • This provides further freedom to further reduce the air compressor and thus the entire air compressor according to the Downsizinig concept in terms of dimension and weight while maintaining or even increasing performance.
  • the engine braking operation of the internal combustion engine is performed for example by a so-called Jake brake, which is also referred to as a decompression brake.
  • the work done by the internal combustion engine in the compression stroke is left unused for the following cycle, the exhaust valves or an additional valve being opened at the end of the compression stroke in order to reduce pressure in the combustion chamber of the internal combustion engine, in particular in the cylinder.
  • no work in an air compressed in the combustion chamber can be used in the expansion stroke since the energy expended for the compression of the air has already been dissipated by opening the exhaust valves or the additional valve.
  • Air compression device in conjunction with the
  • Air compressor does not escape from the compressor of the compressor
  • Compressor of the air compressor to the upstream of the compressor of the air compressor is traceable to allow idling operation of the air compressor, without precompressed charge air escapes into the atmosphere.
  • the blown-off air is traceable by means of the return line to the upstream of the cooling device, in particular the intercooler, so that any existing (low) heat input due to a warm air compressor from the cooling device, by means of which of the compressor of the exhaust gas turbocharger compressed air is cool, can be collected.
  • the air compressor then recirculates a corresponding partial flow of air again through the cooling device, in particular the intercooler.
  • the air compressor also more than two compressors, in particular two cylinders for compressing the air, which can then be operated in any combination in a parallel or serially connected operating state.
  • the number of compressors of the air compressor is based in particular on existing boundary conditions and requirements for the air compression device.
  • the compressor is advantageously arranged such that it is exposed during a forward drive of the motor vehicle cold air flow due to wind and flows around it, the compressor advantageously having a cooling fin arrangement with cooling fins to dissipate the heat particularly efficiently from the compressor.
  • a cooling device of the motor vehicle for example, for cooling the internal combustion engine, flowing back
  • Cooling water is first supplied to the air compressor to the described
  • the drawing shows in the figure a schematic diagram of an air compression device for a commercial vehicle with an air compressor having two compressors, which are selectively switchable between a serially connected operating state and a parallel operating state.
  • the figure shows an air compressor 10 for a commercial vehicle, by means of which air is to be compressed for a compressed air system of the utility vehicle.
  • the compressed air thus generated is supplied, for example, a service brake device and an air spring device of the utility vehicle.
  • the air compression device 10 comprises an air compressor 12, which comprises a first compressor 14 and a second compressor 16.
  • the air compressor 12 is designed in particular with regard to its dimensions and its weight according to a two-stage air compressor, so that the air compressor 12 has a very low weight and a very small space requirement but at the same time a very high performance, in particular flow.
  • Another advantage of the air compressor 12 is that it has a very large surface area, which allows a very good dissipation of heat and a very good cooling resulting therefrom.
  • the air compressor 12 includes a solenoid valve 18 which is switchable according to a direction arrow 20.
  • the solenoid valve 18 By means of the solenoid valve 18, the compressors 14 and 16 between a serially connected operating state, in which a two-stage compression of the air is performed, and a parallel to each other switched operating state in which a single-stage compression is performed by both compressors 14 and 16, switchable, which will be explained below.
  • An internal combustion engine of the utility vehicle sucks in air from the environment according to a directional arrow 22, which flows through an intake tract of the utility vehicle, in which a compressor 24 of an exhaust gas turbocharger is arranged.
  • the compressor 24 is, for example, one in an exhaust tract of the
  • Utility vehicle arranged and driven by exhaust gas of the internal combustion engine driven turbine and flowed by the intake air.
  • the air is compressed and heated. After completion of the compaction, the air flows according to a directional arrow 26 from the compressor 24 and becomes a
  • Charge air cooler 28 is supplied, which cools the compressed and heated air, thereby further increasing the compressor or Aufladegrad the air.
  • a main flow of this compressed and cooled air which is also referred to as charge air, is then supplied according to a directional arrow 30 of the example designed as a diesel engine internal combustion engine, in which it flows into cylinders formed as combustion chambers, and is fueled, resulting in combustion of a thus formed air-fuel mixture connects. This results in the exhaust gas, by means of which the turbine and above the compressor 24 can be driven.
  • the intercooler 28 total flow of cooled and compressed air is also diverted a lower compared to the main flow partial flow and depending on the operating state first the compressor 14 or the
  • Compressors 14 and 16 supplied.
  • an air line part 34 is fluidically connected to an air line part 36 and an air line part 38 to an air line part 40. This causes the compressors 14 and 16 to be connected in parallel with each other.
  • a first partial flow of the total flow of cooled and compressed air according to directional arrows 32 is supplied to both the compressor 14 and directional arrows 42 parallel to the compressor 16 so that the compressors 14 and 16 of the compressor 24 pre-compressed and cooled by the intercooler 28 air condense in parallel and in one step.
  • the compressed air from the compressor 14 flows therefrom according to a directional arrow 44 and is supplied to a cooler 46 arranged downstream of the compressor 14, which cools the air compressed and thus heated by the compressor 14, after which the cooled air is directed according to a directional arrow 48 of FIG the radiator 46 flows.
  • the air supplied to the compressor 16 according to the directional arrows 42 is also compressed by the compressor 16 and thereby heated, after which they according to a
  • Conduit part 42 is fluidly connected, while the conduit part 38 by a
  • Locking device 56 is fluidly blocked.
  • a partial flow of the total flow of compressed by the compressor 24 and cooled by the intercooler 28 air first according to the directional arrows 32 only the compressor 14 is supplied as a first stage, which in the manner described initially compresses the air, which then from the radiator 46 is cooled.
  • the compressed and cooled air is then supplied according to the directional arrow 42 via the line parts 34 and 40 to the compressor 16 as a second stage, which further compresses the air.
  • the radiator 46 acts as an intercooler since it is located downstream of the compressor and upstream of the compressor 16 and cools the air to be supplied to the compressor 16.
  • the air compression device 10 further includes a shut-off valve 58 which is switchable according to a directional arrow 60 between two states C and D.
  • the air flows off the radiator 54 and according to a directional arrow 62 to the compressed air system, for example, it is supplied to the service brake device and / or the air spring device and / or optionally stored in a boiler.
  • the air flowing out of the cooler 54 is returned via a return line 64 according to directional arrows 66 to a discharge point 68, wherein the discharge point 68, as the figure can be seen, downstream of the compressor 24 and upstream of the charge air cooler 28 is arranged.
  • the recirculated air can be advantageously cooled by means of the charge air cooler 28.
  • the air compressor 10 has a particularly efficient operation due to the switchability of the air compressor 12 and the compressor 14 and 16. Another aspect that favors efficient operation is that (depending on
  • the compressor 14 or the compressors 14 and 16 the air is supplied downstream of the charge air cooler 28, which is thus pre-compressed by means of the compressor 24 and recooled by means of the intercooler 28, which the compressor work of the compressor 14 and 16 and thus the power consumption and keeps the energy consumption of the air compressor 12 is particularly low.
  • junction 52 is carried out, also downstream of the radiator 54. Then, each of the two compressors 14 and 16 is assigned its own radiator, which is tuned to the respective volume flows of the two compressors 14 and 16. This will be the
  • Conduit 36 is not guided to the junction 52 but to a junction downstream of the radiator 54, which is indicated in the figure by the point downstream of the radiator 54.
  • the quasi-differential idling operation is realized (by means of the return line 64) in the parallel operating mode probably lower loss than in the serially connected operating state. In the latter, the larger one would

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Transportation (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Compressors, Vaccum Pumps And Other Relevant Systems (AREA)
  • Valves And Accessory Devices For Braking Systems (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Luftverdichtungseinrichtung (10) für einen Kraftwagen, insbesondere einen Nutzkraftwagen, mit einem Luftkompressor (12), welcher einen ersten Verdichter (14) und wenigstens einen zweiten Verdichter (16) umfasst, mittels welchen Luft für eine Druckluftanlage des Kraftwagens zu verdichten ist, wobei die Verdichter (14, 16) wahlweise zwischen einem seriell zueinander geschalteten Betriebszustand und einem parallel zueinander geschalteten Betriebszustand umschaltbar sind, sowie ein Verfahren zum Betreiben einer solchen Luftverdichtungseinrichtung (10).

Description

Luftverdichtungseinrichtung für einen Kraftwagen sowie Verfahren zum Betreiben einer solchen Luftverdichtungseinrichtung
Die Erfindung betrifft eine Luftverdichtungseinrichtung für einen Kraftwagen der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 angegebenen Art, sowie ein Verfahren zum Betreiben einer solchen Luftverdichtungseinrichtung der im Oberbegriff des Patentanspruchs 9 angegebenen Art.
Die DE 2008 026 023 A1 offenbart einen Antriebsstrang mit einem Verbrennungsmotor, der eine Abtriebswelle aufweist und der einen heißen Abgasstrom erzeugt. Der
Antriebsstrang umfasst ein Turbocompoundsystem, dass eine Abgasturbine umfasst, die durch Abgas beaufschlagbar im Abgasstrom angeordnet ist und Abgasenergie in
Antriebsenergie umwandelt. Dabei steht die Abgasturbine in einer Triebverbindung mit der Abtriebswelle des Verbrennungsmotors oder ist in eine solche Triebverbindung schaltbar. Ferner treibt die Abgasturbine einen Turboverdichter oder
Verdrängungsverdichter an, mittels welchem der Verbrennungsmotor frischluftseitig aufgeladen wird. Das Turbocompoundsystem umfasst des Weiteren ein Druckluftsystem mit einem Luftkompressor, der mittels des Verbrennungsmotors oder eines zusätzlichen Motors antreibbar ist und Druckluft in wenigstens einen Druckluftkreis oder eine
Druckluftleitung speist. Dabei ist der Luftkompressor mittels des Turboverdichters oder Verdrängungsverdichters des Turbocompoundsystem aufladbar, wobei durch den Turboverdichter oder Verdrängungsverdichter verdichtete Luft im Luftkompressor auf dessen Saugseite zugeführt wird. Der Luftkompressor kann dabei als zweistufiger Kompressor mit zwei Zylindern aber auch als einstufiger Kompressor mit einem Zylinder ausgeführt sein.
Zudem sind aus dem Serienbau von Kraftwagen einstufige und zweistufige
Luftkompressoren bekannt, mit welchen Luft verdichtbar ist. Insbesondere einstufige Luftkompressoren weisen dabei den Nachteil einer relativ hohen Verdichtungsendtemperatur auf. Ebenso weisen sie eine große Dimensionierung auf, welche am Luftbedarf im Leerlauf sowie an der geringsten Einschalte- und der notwendigen Leerlaufdauer orientiert, um eine Überhitzung zu vermeiden.
Daraus resultiert eine unerwünscht hohe Verlustleistung zum aktiven und passiven Betrieb sowie eine unnötig große Dimensionierung. Ebenso hat sich gezeigt, dass ein unerwünscht hoher Verschleiß von Schmieröl sowie des Luftkompressors selbst aufgrund der hohen Verdichtungstemperatur auftritt, was insbesondere dem Luftkompressor nachgeschaltete und mit der von dem Luftkompressor verdichteten Luft zu versorgende Komponenten beeinträchtigen kann, falls keine anderweitigen Vorkehrungen getroffen sind.
Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Luftverdichtungseinrichtung für einen Kraftwagen mit wenigsten einem Luftkompressor sowie ein Verfahren zum
Betreiben einer solchen Luftverdichtungseinrichtung bereitzustellen, welche einen verbesserten Betrieb des Luftkompressors ermöglichen.
Diese Aufgabe wird durch eine Luftverdichtungseinrichtung für einen Kraftwagen mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 sowie durch ein Verfahren zum Betreiben einer solchen Luftverdichtungseinrichtung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 9 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen mit zweckmäßigen und nicht-trivialen Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
Eine solche Luftverdichtungseinrichtung für einen Kraftwagen, insbesondere einen Nutzkraftwagen, umfasst einen Luftkompressor, welcher einen ersten Verdichter, insbesondere einen ersten Zylinder mit einem in dem Zylinder translatorisch
aufgenommenen Kolben, sowie einen zweiten Verdichter, insbesondere einen zweiten Zylinder mit einem darin translatorisch verschiebbar aufgenommenen Kolben, umfasst, mittels welchen Luft für eine Druckluftanlage des Kraftwagens zu verdichten ist.
Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass die Verdichter wahlweise zwischen einem seriell zueinander geschalteten Betriebszustand und einem parallel zueinander geschalteten Betriebszustand umschaltbar sind. Mit anderen Worten können die Verdichter in einem der Betriebszustände parallel zueinander geschaltet sein und die Luft für die
Druckluftanlage des Kraftwagens parallel verdichten, wobei die Verdichter beispielsweise an eine gemeinsame Luftversorgung angeschlossen sind und den Verdichter zumindest im Wesentlichen gleichzeitig Luft zugeführt wird, die von den Verdichtern verdichtet wird. In dem zweiten Betriebszustand sind die Verdichter seriell zueinander geschaltet. Dabei wird zunächst lediglich einer der Verdichter mit Luft versorgt, welcher die Luft verdichtet, insbesondere vorverdichtet. Die von dem ersten Verdichter verdichtete, insbesondere vorverdichtete, Luft wird dann zudem stromab und seriell angeordneten zweiten
Verdichter geleitet, welcher die vom ersten Verdichter als erste Stufe verdichtete, insbesondere vorverdichtete Luft, als zweite Stufe weiter verdichtet, bevor sie schließlich der Druckluftanlage bzw. einer Speichereinrichtung, insbesondere einem Tank, einer Druckflasche, oder dergleichen, zugeführt wird.
Durch diese wahlweise Umschaltung der Verdichter können die Verdichter und damit der Luftkompressor zunächst hinsichtlich ihrer Dimensionierung, also ihrer Baumaße, zumindest nahezu wie ein zweistufiger Verdichter ausgelegt und dargestellt werden, wobei ein solcher als zweistufiger Verdichter ausgelegter Verdichter einen besonders geringen Bauraumbedarf, sowie einen besonders geringes Gewicht aufweist,
insbesondere im Vergleich zu einem einstufigen Kompressor bei zumindest nahezu gleicher Leistungsfähigkeit. Dies ermöglicht es, den Luftkompressor der
erfindungsgemäßen Luftverdichtungseinrichtung gemäß dem Downsizinig-Konzept darzustellen, so dass der Luftkompressor ein geringes Gewicht und einen geringen Bauraumbedarf, aber gleichzeitig eine besonders hohe Leistungsfähigkeit aufweist. Des Weiteren weist ein solcher als zweistufiger Luftkompressor ausgelegter Luftkompressor eine besonders geringe Verlustleistung und damit einen besonders effizienten Betrieb sowohl im aktiven als auch im passiven Betrieb auf, insbesondere im Vergleich zu einem einstufigen Luftkompressor, so dass der Luftkompressor der erfindungsgemäßen Luftverdichtungseinrichtung und damit die erfindungsgemäße Luftverdichtungseinrichtung selbst besonders effizient und energieverbrauchsarm betrieben werden kann.
Die Parallelschaltung im parallel zueinander geschalteten Betriebszustand des
Luftkompressors zweier kleinerer Verdichter, insbesondere Zylinder, welche im Vergleich zu dem einstufigen Luftkompressor und dessen einen Verdichter kleiner dimensioniert sind, ergibt zudem eine verbesserte Kühlung als bei einem einstufigen Luftkompressor, da der zweistufige Luftkompressor eine größere Oberfläche aufweist, von welcher Wärme besonders gut abgeführt werden kann. Daher weist der zweistufige Luftkompressor mit seinen beiden Verdichtern der erfindungsgemäßen Luftverdichtungseinrichtung auch im parallel zueinander geschalteten und damit einstufigen Betrieb einen sehr effizienten und insbesondere effizienteren Betrieb als ein einstufiger Luftkompressor auf. Die erfindungsgemäße Luftverdichtungseinrichtung erlaubt es somit, den umschaltbaren Luftkompressor beispielsweise überwiegend in dem seriell zueinander geschalteten Betriebszustand zu betreiben, so dass der Luftkompressor die Luft mittels seinen zwei seriell zueinander geschalteten Verdichtern zweistufig verdichtet. Bei erhöhten Bedarf ist eine pneumatische Parallelschaltung der beiden Verdichter zueinander möglich, so dass eine einstufige Verdichtung der Luft dargestellt ist, bei welcher die Luft also einstufig und parallel von den Verdichtern verdichtet wird.
Dieser parallel zueinander geschaltete Betriebszustand kann dabei vorteilhafterweise so lange durchgeführt werden, bis beispielsweise die Temperatur des Luftkompressors oder der Druck in einem Luftkessel der Druckluftanlage einen vorgegebenen Schwellwert erreicht bzw. diesen überschreitet, wobei dann der Luftkompressor bzw. die Verdichter in den seriell zueinander geschalteten Betriebszustand geschaltet werden können. Ebenso ist der parallel zueinander geschaltete Betriebszustand im Motorbremsbetrieb sinnvoll zur schnellen Rekuperation von Druckluft, solange die Temperaturgrenzen eingehalten werden.
In einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung sind die Verdichter mittels einer Ventileinrichtung, insbesondere eines Magnetventils zwischen den Betriebszuständen umschaltbar. Dies ermöglicht eine besonders schnelle und bedarfsgerechte Umschaltung zwischen den Betriebszuständen, so dass der Betriebszustand der Verdichter bzw.
Luftkompressors besonders schnell an sich ändernde Bedingungen und Anforderungen anpassbar ist.
Des Weiteren weist somit die erfindungsgemäße Luftverdichtungseinrichtung einen relativ geringen Aufwand sowie eine geringe Komplexität auf, was die Teileanzahl, den
Bauraumbedarf, das Gewicht sowie die Kosten der Luftverdichtungseinrichtung in einem geringen Rahmen hält.
Zur Erfindung gehört auch ein Verfahren zum Betreiben einer solchen
Luftverdichtungseinrichtung, wobei die Verdichter des Luftkompressors zum Verdichten der Luft wahlweise zwischen dem seriell zueinander geschalteten Betriebszustand und dem parallel zueinander geschalteten Betriebszustand umgeschaltet werden. Vorteilhafte Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Luftverdichtungseinrichtung sind dabei als vorteilhafte Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Verfahrens und umgekehrt anzusehen. Durch die wahlweise und bedarfsgerechte Umschaltung des Luftkompressors bzw. der Verdichter ermöglicht das Verfahren einen besonders effizienten Betrieb des
Luftkompressors und damit der gesamten Luftverdichtungseinrichtung, was einem effizienten Gesamtbetrieb des Kraftwagens zugute kommt, der somit emissions- und energieverbrauchsarm, insbesondere kraftstoffverbrauchsarm, betrieben werden kann.
Vorteilhafterweise ist vorgesehen, dass die Verdichter des Luftkompressors in
Abhängigkeit von einem Luftdruck in einer Speichereinrichtung zum Speichern der von den Verdichtern des Luftkompressors verdichteten Luft und/oder in Abhängigkeit von einer Temperatur von zumindest einem der Verdichter des Luftkompressors und/oder in Abhängigkeit von einem Betriebszustand einer Verbrennungskraftmaschine des
Kraftwagens zwischen den Betriebszuständen umgeschaltet werden. Ist wie bereits angedeutet, infolge der pneumatischen Parallelschaltung der beiden Verdichter bei einem erhöhten Luftbedarf eine bestimmte, vorgegebene Temperatur der Verdichter oder ein vorgegebener Druck des Luftkessels bzw. der Speichereinrichtung der Druckluftanlage erreicht, so wird vorteilhafterweise in den seriell zueinander geschalteten Betriebszustand zueinander umgeschaltet, um somit die Temperatur in Grenzen zu halten und
gegebenenfalls wieder abzusenken.
Insbesondere bei einem Kaltstart der Verbrennungskraftmaschine und/oder bei einem Leerlauf derselbigen bei einer Motor-Leerlaufdrehzahl sowie im Bereich niedriger Drücke der Speichereinrichtung, insbesondere niedriger Kesseldrücke, wobei beispielsweise 10 bar in der Speichereinrichtung vorliegen, ist es vorteilhaft, in den parallel zueinander geschalteten Betriebszuständen der Verdichter zu schalten, da dann die
Temperaturbelastung des Luftkompressors bzw. des Luftverdichters als relativ gering einzustufen ist.
Ebenso kann eine Pendelung zwischen dem parallel und dem seriell zueinander geschalteten Betriebszustand des Verdichters vorgesehen sein, wenn eine maximal zulässige Temperatur des Luftkompressors im parallel zueinander geschalteten Zustand erreicht ist. Der parallel zueinander geschaltete Betriebszustand ermöglicht durch den größeren Volumenstrom evtl. einen Verzicht auf eine erhöhte Leerlaufdrehzahl beim Befüllen der Speichereinrichtung, welches auch als Aufpumpen bezeichnet wird, während der Kraftwagen stillsteht und die Verbrennungskraftmaschine sich im Leerlauf befindet. Dadurch ist ein besonders effizienter, emissions- und kraftstoffverbrauchsarmer
Befüllbetrieb des Kraftwagens im Stand ermöglicht. In einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist stromab des ersten Verdichters und stromauf des zweiten Verdichters eine Kühleinrichtung angeordnet, mittels welcher die von dem ersten Verdichter verdichtete Luft kühlbar ist. In dem parallel zueinander geschalteten Betriebszustand ermöglicht eine solche Kühleinrichtung die Kühlung der von dem ersten Verdichters verdichteten Luft, wobei vorteilhafterweise auch stromab des zweiten Verdichters eine Kühleinrichtung angeordnet ist, so dass im parallel zueinander geschalteten Betriebszustand sowohl die von dem einen als auch die von dem anderen Verdichter verdichtete Luft effizient kühlbar ist. Im seriell zueinander geschalteten Betriebszustand ist durch diese Ausführungsform eine Zwischenkühlung der von dem ersten Verdichter als erste Stufe verdichteten Luft dargestellt, so dass die von dem ersten Verdichter verdichtete, insbesondere vorverdichtete, Luft gekühlt und anschließend dem zweiten Verdichter als zweite Stufe zugeführt wird. Dies ermöglicht eine besonders effiziente Verdichtung und einen besonders hohen Verdichtungsgrad der Luft, was den effizienten Betrieb der erfindungsgemäßen Luftverdichtungseinrichtung zugute kommt.
Um die Luft besonders effizient verdichten zu können, ist in einer Ausführungsform stromab beider Verdichter eine Kühleinrichtung angeordnet, mittels welcher die verdichtete Luft kühlbar ist.
In einer besonders vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung umfasst die
Luftverdichtungseinrichtung wenigstens einen Verdichter eines Abgasturboladers, mittels welchem eine von der Verbrennungskraftmaschine angesaugte und der
Verbrennungskraftmaschine zuzuführende Luft verdichtbar ist, wobei den Verdichtern des Luftkompressors die von dem Verdichter des Abgasturboladers verdichtete, insbesondere vorverdichtete, Luft zumindest teilweise zuführbar ist. Dadurch kann die durch den Verdichter vorverdichtete Luft insbesondere im gefeuerten und damit
verbrennungsmotorischen Betrieb der Verbrennungskraftmaschine genutzt werden, woraus eine direkte Ersparnis an Verdichtungsarbeit des Luftkompressors ermöglicht ist. Dadurch weist der Luftkompressor und damit die gesamte Luftverdichtungseinrichtung einen besonders energieverbrauchsarmen Betrieb auf.
Ist stromab des Verdichters des Abgasturboladers und stromauf des Verdichters des Luftkompressors eine Kühleinrichtung, insbesondere einen Ladeluftkühler, angeordnet, mittels welcher die von dem Verdichter des Abgasturboladers verdichtete Luft kühlbar ist, so kann die vorverdichtete und durch die Kühleinrichtung rückgekühlte Luft den
Verdichtern zugeführt werden, was eine weitere Ersparnis an Verdichtungsarbeit mit sich bringt und damit den Betrieb des Luftkompressors weiter verbessert. Sowohl im gefeuerten als auch im Motorbremsbetrieb durch eine Motorbremsintegration der Verbrennungskraftmaschine wird dadurch der Luftkompressor geschont und weist einen geringeren Verschleiß auf infolge der abgesenkten Endtemperatur der Luft und infolge einer Erhöhung der Förderleistung. Dies schafft weiteren Freiraum, den Luftkompressor und damit die gesamte Luftverdichtungseinrichtung gemäß dem Downsizinig-Konzept hinsichtlich der Dimension und des Gewichts weiter zu verkleinern bei gleichbleibender oder gar steigender Leistungsfähigkeit.
Der Motorbremsbetrieb der Verbrennungskraftmaschine wird beispielsweise durch eine so genannte Jake-Brake durchgeführt, welche auch als Dekompressionsbremse bezeichnet wird. Dabei wird die von der Verbrennungskraftmaschine im Verdichtungstakt geleistete Arbeit für den folgenden Takt ungenutzt gelassen, wobei am Ende des Verdichtungstakts die Auslassventile oder ein zusätzliches Ventil geöffnet wird, um damit Druck im Brennraum der Verbrennungskraftmaschine, insbesondere im Zylinder abzubauen. Dadurch kann im Expansionstakt keine Arbeit in einer im Brennraum verdichteten Luft genutzt werden, da die für die Kompression der Luft aufgewendete Energie durch das Öffnen der Auslassventile bzw. des zusätzlichen Ventils bereits abgeführt wurde.
Im Motorbremsbetrieb mit einer solchen Jake-Brake erfolgt ein Enthalpieeintrag in einen Auslass vor einer Turbine des Abgasturboladers, über welche der Verdichter antreibbar ist, bei zumindest nahezu unverändertem Liefergrad, ähnlich wie bei einer Verbrennung. Durch den Ladedruck, insbesondere den Ladeüberdruck, und die Rückkühlung durch die Kühleinrichtung ergibt sich eine Erhöhung der Förderleistung sowie eine
Aggregateschonung. Insbesondere beim Bremsen in Stadtverkehrszyklen ist so auch bei dem nach dem Downsizing-Konzept ausgelegten Luftkompressor der
erfindungsgemäßen Luftverdichtungseinrichtung in Verbindung mit der
Motorbremsintegration eine angemessene Rekuperation von Luft möglich.
Damit es in einem Abblasebetrieb der Luftverdichtungseinrichtung bzw. des
Luftkompressors nicht zu einem Entweichen der von dem Verdichter des
Abgasturboladers verdichteten Luft (Ladeluft) kommt, bläst der Luftkompressor die Luft vorteilhafterweise in Strömungsrichtung der Luft stromauf in die dem Verdichter des Abgasturboladers zugeordnete Kühleinrichtung ab. So ist vorteilhafterweise eine
Rückführleitung vorgesehen, mittels welcher, abgeblasene Luft von stromab der
Verdichter des Luftkompressors zu stromauf der Verdichter des Luftkompressors rückführbar ist, um einen Leerlaufbetrieb des Luftkompressors zu ermöglichen, ohne dass vorverdichtete Ladeluft ins Freie entweicht.
Besonders vorteilhaft ist es, wenn die abgeblasene Luft mittels der Rückführleitung zu stromauf der Kühleinrichtung, insbesondere des Ladeluftkühlers, rückführbar ist, so dass ein evtl. vorhandener (geringer) Wärmeeintrag infolge eines warmen Luftkompressors von der Kühleinrichtung, mittels welcher die von dem Verdichter des Abgasturboladers verdichtete Luft kühlbar ist, aufgefangen werden kann. In einem Leerlaufbetrieb des Luftkompressors rezirkuliert dann ein entsprechender Teilstrom der Luft nochmals durch die Kühleinrichtung, insbesondere den Ladeluftkühler.
Im Rahmen der erfindungsgemäßen Ladeluftverdichtungsanordnung kann vorgesehen sein, dass der Luftkompressor auch mehr als zwei Verdichter, insbesondere zwei Zylinder zum Verdichten der Luft, aufweist, die dann in beliebiger Kombination in einem parallel bzw. seriell zueinander geschalteten Betriebszustand betrieben werden können. Die Anzahl an Verdichtern des Luftkompressors orientiert sich insbesondere an vorliegenden Randbedingungen und Anforderungen an die Luftverdichtungseinrichtung.
Infolge des als gering einzustufenden Temperaturniveaus des Luftkompressors der erfindungsgemäßen Luftverdichtungseinrichtung ist es gegebenenfalls möglich, auf einen besonders langen Kühlnachlauf zur Kühlung des Luftkompressors zu verzichten, wobei dann der Luftkompressor eine mechanische Abschaltung ähnlich eines Kompressors einer Klimaanlage des Kraftwagens aufweist, wobei entsprechende Sicherheitsaspekte zu berücksichtigen sind.
Ebenso ist es insbesondere infolge des geringen Temperaturniveaus möglich, wenigstens einen Verdichter, insbesondere einen Zylinder, des Luftkompressors, und insbesondere den bei einer zweistufigen Verdichtung als erste Stufe fungierenden Verdichter lediglich durch eine Luftkühlung zu kühlen. Dabei ist der Verdichter vorteilhafterweise derart angeordnet, dass er bei einer Vorwärtsfahrt des Kraftwagens einem Kaltluftstrom infolge von Fahrtwind ausgesetzt und von diesem umströmt wird, wobei der Verdichter vorteilhafterweise eine Kühlrippenanordnung mit Kühlrippen aufweist, um die Wärme besonders effizient von dem Verdichter abzuführen. Dies ermöglicht es, einen
Wärmeeintrag in den Luftkompressor durch warmes Kühlwasser infolge einer Kühlung mit Wasser zu vermeiden. Ebenso kann vorgesehen sein, dass aus einer Kühleinrichtung des Kraftwagens, beispielsweise zur Kühlung der Verbrennungskraftmaschine, zurückströmendes
Kühlwasser zunächst dem Luftkompressor zugeführt wird, um den geschilderten
Wärmeeintrag zu vermeiden oder zumindest zu verringern.
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels sowie anhand der Zeichnung. Die vorstehend in der Beschreibung genannten Merkmale und
Merkmalskombinationen sowie die nachfolgend in der Figurenbeschreibung genannten und/oder in den Figuren alleine gezeigten Merkmale und Merkmalskombinationen sind nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen
Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen.
Die Zeichnung zeigt in der Figur eine Prinzipdarstellung einer Luftverdichtungseinrichtung für einen Nutzkraftwagen mit einem Luftkompressor, welcher zwei Verdichter aufweist, die wahlweise zwischen einem seriell zueinander geschalteten Betriebszustand und einem parallel zueinander geschalteten Betriebszustand umschaltbar sind.
Die Figur zeigt eine Luftverdichtungseinrichtung 10 für einen Nutzkraftwagen, mittels welcher Luft für eine Druckluftanlage des Nutzkraftwagens zu verdichten ist. Die so erzeugte Druckluft wird dabei beispielsweise einer Betriebsbremseinrichtung sowie einer Luftfedereinrichtung des Nutzkraftwagens zugeführt.
Dazu umfasst die Luftverdichtungseinrichtung 10 einen Luftkompressor 12, welcher einen ersten Verdichter 14 sowie einen zweiten Verdichter 16 umfasst. Der Luftkompressor 12 ist dabei insbesondere hinsichtlich seiner Dimensionierung und seines Gewichts gemäß einem zweistufigen Luftkompressor ausgebildet, so dass der Luftkompressor 12 ein sehr geringes Gewicht und einen sehr geringen Bauraumbedarf aber gleichzeitig eine sehr hohe Leistungsfähigkeit, insbesondere Förderleistung, aufweist. Ein weiterer Vorteil des Luftkompressors 12 ist, dass er eine sehr große Oberfläche aufweist, die eine sehr gute Abfuhr von Wärme und eine daraus resultierende sehr gute Kühlung ermöglicht.
Des Weiteren umfasst der Luftkompressor 12 ein Magnetventil 18, welches gemäß einem Richtungspfeil 20 schaltbar ist. Mittels des Magnetventils 18 sind die Verdichter 14 und 16 zwischen einem seriell zueinander geschalteten Betriebszustand, in welchem eine zweistufige Verdichtung der Luft durchgeführt wird, und einem parallel zueinander geschalteten Betriebszustand, in welchem eine einstufige Verdichtung durch beide Verdichter 14 und 16 durchgeführt wird, umschaltbar, was im Folgenden erläutert wird.
Eine Verbrennungskraftmaschine des Nutzkraftwagens saugt Luft aus der Umgebung gemäß einem Richtungspfeil 22 an, welche einen Ansaugtrakt des Nutzkraftwagens durchströmt, in welchem ein Verdichter 24 eines Abgasturboladers angeordnet ist. Der Verdichter 24 wird dabei beispielsweise von einer in einem Abgastrakt des
Nutzkraftwagens angeordneten und von Abgas der Verbrennungskraftmaschine antreibbaren Turbine angetrieben und von der angesaugten Luft angeströmt. Mittels des Verdichters 24 wird die Luft verdichtet und erwärmt. Nach erfolgter Verdichtung strömt die Luft gemäß einem Richtungspfeil 26 aus dem Verdichter 24 und wird einem
Ladeluftkühler 28 zugeführt, welcher die verdichtete und erwärmte Luft kühlt, um damit den Verdichter- bzw. Aufladegrad der Luft weiter zu steigern.
Ein Hauptstrom dieser verdichteten und gekühlten Luft, welche auch als Ladeluft bezeichnet wird, wird dann gemäß einem Richtungspfeil 30 der beispielsweise als Dieselmotor ausgebildeten Verbrennungskraftmaschine zugeführt, bei welcher sie in als Zylinder ausgebildete Brennräume einströmt, und mit Kraftstoff beaufschlagt wird, woran sich eine Verbrennung eines so gebildeten Luft-Kraftstoff-Gemisches anschließt. Daraus resultiert das Abgas, mittels welchem die Turbine und darüber der Verdichter 24 antreibbar ist.
Von einem den Ladeluftkühler 28 abströmenden Gesamtstrom der gekühlten und verdichteten Luft wird auch ein im Vergleich zum Hauptstrom geringerer Teilstrom abgezweigt und je nach Betriebszustand zunächst dem Verdichter 14 oder den
Verdichtern 14 und 16 zugeführt.
Ist das Magnetventil 18 in einen ersten Zustand A geschaltet, so ist ein Luftleitungsteil 34 mit einem Luftleitungsteil 36 und ein Luftleitungsteil 38 mit einem Luftleitungsteil 40 fluidisch verbunden. Dies bewirkt, dass die Verdichter 14 und 16 parallel zueinander geschaltet sind. Dabei wird ein erster Teilstrom des Gesamtstroms der gekühlten und verdichteten Luft gemäß Richtungspfeilen 32 sowohl dem Verdichter 14 als auch gemäß Richtungspfeilen 42 parallel dem Verdichter 16 zugeführt, so dass die Verdichter 14 und 16 die von dem Verdichter 24 vorverdichtete und mittels des Ladeluftkühlers 28 gekühlte Luft parallel und einstufig verdichten. Die von dem Verdichter 14 verdichtete Luft strömt gemäß einem Richtungspfeil 44 von diesem ab und wird einem stromab des Verdichters 14 angeordneten Kühler 46 zugeführt, welcher die von dem Verdichter 14 verdichtete und dadurch erwärmte Luft wieder kühlt, wonach die gekühlte Luft gemäß einem Richtungspfeil 48 von dem Kühler 46 abströmt.
Die den Verdichter 16 gemäß den Richtungspfeilen 42 zugeführte Luft wird von dem Verdichter 16 ebenso verdichtet und dadurch erwärmt, wonach sie gemäß einem
Richtungspfeil 50 den Verdichter 16 abströmt. Die von dem Verdichter 14 verdichtete und mittels des Kühlers 46 gekühlte Luft sowie die von dem Verdichter 16 verdichtete Luft strömen an einer Verbindungsstelle 52 zu einem Gesamtstrom zusammen. Dieser Gesamtstrom wird dann einem weiteren Kühler 54 zugeführt, welcher den Gesamtstrom kühlt.
Ist das Magnetventil 18 in einen zweiten Zustand B geschaltet, so sind dadurch die Verdichter 14 und 16 seriell zueinander geschaltet. Aus der Figur geht hervor, dass in dem seriell zueinander geschalteten Betriebszustand das Leitungsteil 34 mit dem
Leitungsteil 42 fluidisch verbunden ist, während das Leitungsteil 38 durch eine
Sperreinrichtung 56 fluidisch versperrt ist. Somit wird ein Teilstrom des Gesamtstroms der von dem Verdichter 24 verdichteten und mittels des Ladeluftkühlers 28 gekühlten Luft zunächst gemäß den Richtungspfeilen 32 lediglich dem Verdichter 14 als erste Stufe zugeführt, welcher auf die geschilderte Art und Weise die Luft zunächst verdichtet, welche dann von dem Kühler 46 gekühlt wird. Die verdichtete und gekühlte Luft wird dann allerdings gemäß dem Richtungspfeil 42 über die Leitungsteile 34 und 40 dem Verdichter 16 als zweite Stufe zugeführt, welcher die Luft weiter verdichtet. Der Kühler 46 fungiert dabei als Zwischenkühler, da er stromab des Verdichters und stromauf des Verdichters 16 angeordnet ist und die dem Verdichter 16 zuzuführende Luft kühlt.
Die von dem Verdichter 16 als zweite Stufe verdichtete Luft wird dann über die
Verbindungsstelle 52 dem Kühler 54 zugeführt, mittels welchem sie wieder gekühlt wird. Die Luftverdichtungseinrichtung 10 umfasst ferner ein Abschaltventil 58, welches gemäß einem Richtungspfeil 60 zwischen zwei Zuständen C und D schaltbar ist. In dem ersten Zustand C strömt die Luft den Kühler 54 ab und gemäß einem Richtungspfeil 62 zu der Druckluftanlage, wobei sie beispielsweise der Betriebsbremseinrichtung und/oder der Luftfedereinrichtung zugeführt wird und/oder gegebenenfalls in einem Kessel gespeichert wird. In dem Zustand D wird die den Kühler 54 abströmende Luft über eine Rückführleitung 64 gemäß Richtungspfeilen 66 zu einer Einleitstelle 68 zurückgeleitet, wobei die Einleitstelle 68, wie der Figur zu entnehmen ist, stromab des Verdichters 24 und stromauf des Ladeluftkühlers 28 angeordnet ist. Dadurch kann die rückgeführte Luft mittels des Ladeluftkühlers 28 vorteilhafterweise gekühlt werden.
Die Luftverdichtungseinrichtung 10 weist einen besonders effizienten Betrieb auf infolge der Umschaltbarkeit des Luftkompressors 12 bzw. der Verdichter 14 und 16 auf. Ein weiterer, den effizienten Betrieb begünstigender Aspekt ist, dass (je nach
Betriebszustand) dem Verdichter 14 oder den Verdichtern 14 und 16 die Luft stromab des Ladeluftkühlers 28 zugeführt wird, die dadurch so mittels des Verdichters 24 vorverdichtet als auch mittels des Ladeluftkühlers 28 rückgekühlt ist, was die Verdichterarbeit der Verdichter 14 und 16 und damit die Leistungsaufnahme sowie den Energiebedarf des Luftkompressors 12 besonders gering hält.
Alternativ kann beispielsweise im parallel zueinander geschalteten Betriebszustand die Zusammenführung zu einem Gesamtluftstrom, welche in der Figur an der
Verbindungsstelle 52 erfolgt, auch stromab des Kühlers 54 erfolgen. Dann ist jedem der beiden Verdichter 14 und 16 sein eigener Kühler zugeordnet, welcher auf die jeweiligen Volumenströme der beiden Verdichter 14 und 16 abgestimmt ist. Dazu wird das
Leitungsteil 36 nicht zur Verbindungsstelle 52 sondern zu einer Verbindungsstelle stromab des Kühlers 54 geführt, welche in der Figur durch den Punkt stromab des Kühlers 54 angedeutet ist.
Der quasi differenzlose Leerlaufbetrieb wird (mittels der Rückführleitung 64) im parallel zueinander geschalteten Betriebszustand wahrscheinlich verlustärmer realisiert, als im seriell zueinander geschalteten Betriebszustand. Im letzteren würde der größere
Volumenstrom des (größeren) Verdichters 14 aufs das kleinere Schluckvolumen
(kleineren) Verdichters 16 treffen. Dies hätte eine Druckerhöhung zur Folge, die nach dem Verdichter 16 wieder verpufft und somit eine erhöhte Arbeitsaufnahme der
Verdichter.

Claims

Patentansprüche
Luftverdichtungseinrichtung (10) für einen Kraftwagen, insbesondere einen
Nutzkraftwagen, mit einem Luftkompressor (12), welcher einen ersten Verdichter (14) und wenigstens einen zweiten Verdichter (16) umfasst, mittels welchen Luft für eine Druckluftanlage des Kraftwagens zu verdichten ist,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Verdichter (14, 16) wahlweise zwischen einem seriell zueinander geschalteten Betriebszustand und einem parallel zueinander geschalteten Betriebszustand umschaltbar sind.
Luftverdichtungseinrichtung (10) nach Anspruch 1 ,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Verdichter (14, 16) mittels einer Ventileinrichtung (18), insbesondere eines Magnetventils (18), zwischen den Betriebszuständen umschaltbar sind.
Luftverdichtungseinrichtung (10) nach einem der Ansprüche 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet, dass
stromab eines der Verdichter (14, 16) und stromauf des anderen Verdichters (14, 16) eine Kühleinrichtung (46) angeordnet ist, mittels welcher die von dem einen Verdichter (14, 16) verdichtete Luft kühlbar ist.
Luftverdichtungsanordnung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass
stromab beider Verdichter (14, 16) eine Kühleinrichtung )54) angeordnet ist, mittels welcher die verdichtete Luft kühlbar ist.
5. Luftverdichtungseinrichtung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass
die Luftverdichtungseinrichtung (10) wenigstens einen Verdichter (24) eines
Abgasturboladers umfasst, mittels welchem eine von einer
Verbrennungskraftmaschine angesaugte Luft verdichtbar ist, wobei den Verdichtern (14, 16) des Luftkompressors (12) die von dem Verdichter (24) des
Abgasturboladers verdichtete Luft zumindest teilweise zuführbar ist.
6. Luftverdichtungseinrichtung (10) nach Anspruch 5,
dadurch gekennzeichnet, dass
stromab des Verdichters (24) des Abgasturboladers und stromauf der Verdichter (14, 16) des Luftkompressors (12) eine Kühleinrichtung (28), insbesondere ein Ladeluftkühler (28), angeordnet ist, mittels welcher die von dem Verdichter (24) des Abgasturboladers verdichtete Luft kühlbar ist.
7. Luftverdichtungseinrichtung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
eine Rückführleitung (64) vorgesehen ist, mittels welcher verdichtete Luft von stromab der Verdichter (14, 16) des Luftkompressors (12) zu stromauf der
Verdichter (14, 16) des Luftkompressors (12) rückführbar ist.
8. Luftverdichtungseinrichtung (10) nach den Ansprüchen 6 und 7,
dadurch gekennzeichnet, dass
die verdichtete Luft mittels der Rückführleitung (64) zu stromauf der Kühleinrichtung (28), insbesondere des Ladeluftkühlers (28), rückführbar ist.
9. Verfahren zum Betreiben einer Luftverdichtungseinrichtung (10) eines Kraftwagens, insbesondere eines Nutzkraftwagens, bei welchem mittels eines einen ersten Verdichter (14) und wenigstens einen zweiten Verdichter (16) umfassenden
Luftkompressors (12) Luft für eine Druckluftanlage des Kraftwagens verdichtet wird, dadurch gekennzeichnet, dass
die Verdichter (14, 16) des Luftkompressors (12) zum Verdichten der Luft wahlweise zwischen einem seriell zueinander geschalteten Betriebszustand und einem parallel zueinander geschalteten Betriebszustand umgeschaltet werden. Verfahren nach Anspruch 9,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Verdichter (14, 16) des Luftkompressors (12) in Abhängigkeit von einem Luftdruck in einer Speichereinrichtung zum Speichern der von den Verdichtern (14, 16) des Luftkompressors (12) verdichteten Luft und/oder von einer Temperatur zumindest eines der Verdichter (14, 16) des Luftkompressors (12) und/oder in Abhängigkeit von einem Betriebszustand einer Verbrennungskraftmaschine des Kraftwagens zwischen den Betriebszuständen umgeschaltet werden.
PCT/EP2011/005004 2010-10-07 2011-10-07 Luftverdichtungseinrichtung für einen kraftwagen sowie verfahren zum betreiben einer solchen luftverdichtungseinrichtung WO2012045464A1 (de)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102010047821A DE102010047821A1 (de) 2010-10-07 2010-10-07 Luftverdichtungseinrichtung für einen Kraftwagen sowie Verfahren zum Betreiben einer solchen Luftverdichtungseinrichtung
DE102010047821.0 2010-10-07

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2012045464A1 true WO2012045464A1 (de) 2012-04-12

Family

ID=44799980

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/EP2011/005004 WO2012045464A1 (de) 2010-10-07 2011-10-07 Luftverdichtungseinrichtung für einen kraftwagen sowie verfahren zum betreiben einer solchen luftverdichtungseinrichtung

Country Status (2)

Country Link
DE (1) DE102010047821A1 (de)
WO (1) WO2012045464A1 (de)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102015116162B4 (de) 2015-09-24 2019-07-25 Knorr-Bremse Systeme für Nutzfahrzeuge GmbH Drucklufterzeugungseinrichtung
DE102022106496A1 (de) 2022-03-21 2023-09-21 Zf Cv Systems Global Gmbh Drucklufterzeugungseinrichtung eines Fahrzeugs und Verfahren zu deren Betreiben

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE19637571A1 (de) * 1996-09-14 1998-03-19 Deutz Ag Brennkraftmaschine mit Abgasturbolader und Kompressor
DE10354719A1 (de) * 2002-11-27 2004-06-09 Luk Automobiltechnik Gmbh & Co. Kg Fördereinrichtung
WO2006066739A1 (de) * 2004-12-17 2006-06-29 Volkswagen Verfahren zum betreiben einer verbrennungskraftmaschine mit ladeluftaufladung und verbrennungskraftmaschine
EP1818532A2 (de) * 2006-02-10 2007-08-15 MAN Nutzfahrzeuge Aktiengesellschaft Anordnung zur Abgasrückführung
DE102007036933A1 (de) * 2007-08-04 2009-02-05 Daimler Ag Brennkraftmaschine für ein Kraftfahrzeug mit einem ersten und zweiten Abgasturbolader
DE102008008721A1 (de) * 2008-02-12 2009-08-20 Knorr-Bremse Systeme für Nutzfahrzeuge GmbH Verfahren und Vorrichtung zum Versorgen eines Kompressors mit Druckluft bei einer Verbrennungskraftmaschine
DE102008023594A1 (de) * 2008-05-14 2009-11-19 Wabco Gmbh Kompressoreinheit
DE102008026023A1 (de) 2008-05-30 2009-12-03 Voith Patent Gmbh Antriebsstrang und Verfahren zum Versorgen eines Druckluftsystems

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SE531102C2 (sv) * 2006-12-05 2008-12-16 Scania Cv Ab Arrangemang hos en överladdad förbränningsmotor
US7380540B1 (en) * 2007-01-29 2008-06-03 Caterpillar Inc. Dynamic control of a homogeneous charge compression ignition engine
JP4873038B2 (ja) * 2009-03-31 2012-02-08 マツダ株式会社 過給機付き直噴エンジン
EP2295759B1 (de) * 2009-09-11 2013-05-22 Ford Global Technologies, LLC Verfahren und Vorrichtung zur Steuerung einer Brennkraftmaschine

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE19637571A1 (de) * 1996-09-14 1998-03-19 Deutz Ag Brennkraftmaschine mit Abgasturbolader und Kompressor
DE10354719A1 (de) * 2002-11-27 2004-06-09 Luk Automobiltechnik Gmbh & Co. Kg Fördereinrichtung
WO2006066739A1 (de) * 2004-12-17 2006-06-29 Volkswagen Verfahren zum betreiben einer verbrennungskraftmaschine mit ladeluftaufladung und verbrennungskraftmaschine
EP1818532A2 (de) * 2006-02-10 2007-08-15 MAN Nutzfahrzeuge Aktiengesellschaft Anordnung zur Abgasrückführung
DE102007036933A1 (de) * 2007-08-04 2009-02-05 Daimler Ag Brennkraftmaschine für ein Kraftfahrzeug mit einem ersten und zweiten Abgasturbolader
DE102008008721A1 (de) * 2008-02-12 2009-08-20 Knorr-Bremse Systeme für Nutzfahrzeuge GmbH Verfahren und Vorrichtung zum Versorgen eines Kompressors mit Druckluft bei einer Verbrennungskraftmaschine
DE102008023594A1 (de) * 2008-05-14 2009-11-19 Wabco Gmbh Kompressoreinheit
DE102008026023A1 (de) 2008-05-30 2009-12-03 Voith Patent Gmbh Antriebsstrang und Verfahren zum Versorgen eines Druckluftsystems

Also Published As

Publication number Publication date
DE102010047821A1 (de) 2012-04-12

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP2156041B1 (de) Antriebsstrang, insbesondere für lkw und schienenfahrzeuge
DE102010043027B4 (de) Brennkraftmaschine
WO2009144026A1 (de) Antriebsstrang und verfahren zum versorgen eines druckluftsystems
EP2205870B1 (de) Aufgeladener kompressor und verfahren zur steuerung eines aufgeladenen kompressors
EP2835514A1 (de) Kühlsystem und zugehöriges Betriebsverfahren
EP0889226A2 (de) Brennkraftmaschine mit einem Abgasturbolader und Abgasrückführung
EP2480780B1 (de) Brennkraftmaschine
DE102011084782A1 (de) Aufgeladene Brennkraftmaschine mit Abgasrückführung und Verfahren zum Betreiben einer derartigen Brennkraftmaschine
EP0718481A2 (de) Abgasrückführung für eine Brennkraftmaschine mit Aufladung
DE102017202154A1 (de) Aufgeladene flüssigkeitsgekühlte Brennkraftmaschine
EP1388654B1 (de) Aufgeladene Brennkraftmaschine
DE102014019097A1 (de) Vorrichtung zur Ladeluftkühlung und Fahrzeug mit einer solchen Vorrichtung
DE102007036303A1 (de) Speicher zum Speichern eines Kältepotenzials, Kreislauf zur Motoraufladung, Klimaanlage und System aus Kreislauf und Klimaanlage sowie Verfahren zum Kühlen eines zur Motoraufladung vorgesehenen im wesentlichen gasförmigen Fluids
DE102018106679A1 (de) Verfahren zum Betreiben einer Brennkraftmaschine, Brennkraftmaschine und Kraftfahrzeug
DE3935367A1 (de) Verfahren zum betreiben einer motorbremse fuer brennkraftmaschinen, insbesondere von fahrzeugen, und nach diesem verfahren betriebene motorbremse
DE102014221331A1 (de) Verfahren zum Betreiben einer aufgeladenen Brennkraftmaschine und Brennkraftmaschine zur Durchführung eines derartigen Verfahrens umfassend eine variable Turbine
WO2012045464A1 (de) Luftverdichtungseinrichtung für einen kraftwagen sowie verfahren zum betreiben einer solchen luftverdichtungseinrichtung
DE102006022493A1 (de) Verbrennungsluftansaugsystem für eine Brennkraftmaschine
DE102007061420B4 (de) Vorrichtung zur Drucklufterzeugung für ein Fahrzeug und Verfahren zum Betreiben einer Vorrichtung zur Drucklufterzeugung
DE102015116162B4 (de) Drucklufterzeugungseinrichtung
DE202010005708U1 (de) Brennkraftmaschine mit Zylinderkopf und Turbine
DE10394086T5 (de) Anordnung und Verfahren zum Rückführen von Abgasen eines Verbrennungsmotors
DE102017201732A1 (de) Verfahren zum Betreiben einer Brennkraftmaschine im Schubbetrieb und Brennkraftmaschine zur Durchführung eines derartigen Verfahrens
DE102011107120A1 (de) Aufladeeinrichtung für eine Verbrennungskraftmaschine
DE102010047822A1 (de) Luftverdichtungseinrichtung für einen Kraftwagen, sowie Verfahren zum Betreiben einer solchen Luftverdichtungseinrichtung

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 11769786

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 11769786

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1