Nutzfahrzeug mit einem gekühlten Kompressor und Verfahren zum Kühlen eines Kompressors

Die Erfindung betrifft ein Nutzfahrzeug mit einem über einen ersten Kühlkreislauf gekühlten Antriebsmotor und einem Kompressor zur Drucklufterzeugung, wobei der Kompressor über den Antriebsmotor antreibbar ist.

Die Erfindung betrifft weiterhin ein Verfahren zum Betreiben eines Kompressors zur Druckluftversorgung eines Nutzfahrzeugs mit einem über einen ersten Kühlkreislauf gekühlten Antriebsmotor, wobei der Kompressor über den Antriebsmotor antreibbar ist .

Moderne Nutzfahrzeuge, die auf der Schiene oder der Straße eingesetzt werden, weisen viele Druckluft verbrauchende Teilsysteme auf, deren Luftbedarf durch eine Druck- luftversorgungseinrichtung sichergestellt wird. Die Druckluftversorgungseinrichtung umfasst üblicherweise einen Kompressor, der Umgebungsluft ansaugt und komprimiert, sowie weitere Komponenten zur Aufbereitung der Druckluft für die nachgeschalteten Verbraucher. Angetrieben wird der Kompressor normalerweise direkt von der in dem Nutzfahrzeug angeordneten Verbrennungsmaschine, die auch für den Vortrieb des Fahrzeugs verwendet wird. Bei der Komprimierung der Umgebungsluft erwärmt sich die

komprimierte Luft mitsamt dem Kompressor stark, weshalb der Zylinderkopf des Kompressors gemeinsam mit der Zylinderwand des Kompressors gekühlt werden muss, um eine überhitzung zu vermeiden und idealerweise die Lufttempe- ratur am Kompressorausgang möglichst niedrig zu halten. Dies ist hinsichtlich der weiteren Aufbereitung der Druckluft, insbesondere der Lufttrocknung vorteilhaft. üblicherweise wird der Luft die Luftfeuchtigkeit in einer dem Kompressor nachgeschalteten Luftfilterpatrone entzo- gen. Diese Luftfilterpatrone enthält ein Trocknungsmittel, das nur bis maximal 80 ⁰ C der Luft Feuchtigkeit entziehen kann. Daher wird eine geringere maximal zulässige Temperatur von 60 ⁰ C angegeben, um eine effektive Trocknung zu ermöglichen. Bei der Komprimierung im Kom- pressor erreicht die komprimierte Luft an der Austritts- δffnung des Kolbenraumes jedoch Temperaturen von bis zu 320 ⁰ C. Am Ausgang des Kompressors selbst darf die Temperatur 220 ⁰ C nicht überschreiten. Hieraus ergibt sich die Notwendigkeit, die Luft zwischen dem Kompressor und der Luftfilterpatrone abkühlen zu müssen.

Zu diesem Zweck wird bei dem Stand der Technik eine Druckleitung mit mehreren Metern Länge verwendet, wobei sich die erhitzte Druckluft während des Durchstrδmens der Druckleitung vom Kompressor zur Luftfilterpatrone ohne weitere Kühlmaßnahmen abkühlen kann. Nachteilig hierbei ist der Druckverlust durch die lange Leitung und der bauliche Aufwand den die Druckleitung selbst verursacht, weshalb man versucht, diese Leitung so kurz wie möglich zu halten.

Zur Kühlung des Kompressors wird deshalb oft auf eine aktive Kühlung zurückgegriffen, wobei der Kühlwasserkreislauf des Verbrennungsmotors zur Kühlung des Kompressors angezapft wird. Dies kann sehr einfach geschehen, da der Kompressor nahe bei der Verbrennungsmaschine angeordnet ist. Nachteilig hierbei ist jedoch, dass der Kühlkreislauf der Verbrennungsmaschine eine Arbeitstemperatur zwischen 85 und 115 ⁰ C aufweist, weshalb im Bereich des Zylinderkopfs nur eine Abkühlung auf 140 bis 150 ⁰ C er- reicht werden kann.

Moderne Nutzfahrzeuge, insbesondere solche, die für kommende Abgasnormen wie Euro-6 ausgelegt sind, haben eine noch höhere Arbeitstemperatur des Kühlkreislaufs, um bessere Abgaswerte erreichen zu können. Die Erhöhung der Arbeitstemperatur des Kühlkreislaufs erhöht jedoch gleichzeitig die bei der Kühlung der komprimierten Luft erreichbare Temperatur.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Nutzfahrzeug mit einem gekühlten Kompressor bereitzustellen, wobei insbesondere keine lange Kühlleitung zwischen dem Kompressor und einer Luftfilterpatrone notwendig ist.

Diese Aufgabe wird mit den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche gelöst .

Vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.

Die Erfindung baut auf dem gattungsgemäßen Nutzfahrzeug dadurch auf, dass ein zweiter Kühlkreislauf vorgesehen ist, mit dem der Kompressor gekühlt wird. Die Verwendung eines zweiten Kühlkreislaufs zur Kühlung des Kompressors entkoppelt die bei der Kühlung des Kompressors erreichbare Temperatur der komprimierten Luft vollständig von der Arbeitstemperatur des ersten Kühlkreislaufs, der den Antriebsmotor kühlt.

Nützlicherweise kann dabei vorgesehen sein, dass die Betriebstemperatur des zweiten Kühlkreislaufs verschieden von der Betriebstemperatur des ersten Kühlkreislaufs ist. Ist beispielsweise die Betriebstemperatur des zweiten Kühlkreislaufs kleiner als die Betriebstemperatur des ersten Kühlkreislaufs, so ist eine geringere Temperatur der von dem Kompressor komprimierten Luft erreichbar.

Weiterhin kann vorgesehen sein, dass eine Hydraulikpumpe in dem Nutzfahrzeug vorgesehen ist, die an dem Kompressor angeordnet ist und auch über den zweiten Kühlkreislauf kühlbar ist. Auch die Hydraulikpumpe eines modernen Nutzfahrzeugs kann vorteilhafterweise kühlbar sein, um einer vorzeitigen Alterung einer verwendeten Hydraulikflüssigkeit vorzubeugen. Eine Reduzierung der in der Hydraulik- pumpe auftretenden Temperaturspitzen wirkt sich daher positiv auf die Wartungsintervalle des Nutzfahrzeugs aus.

Das gattungsgemäße Verfahren zum Betreiben eines Kompressors wird dadurch weiterentwickelt, dass der Kompressor über einen zweiten Kühlkreislauf gekühlt wird.

Auf dieser Grundlage werden die Vorteile und Besonderheiten auch im Rahmen eines Verfahrens umgesetzt.

Dieses wird nützlicherweise dadurch weiterentwickelt, dass der zweite Kühlkreislauf auf einer Betriebstemperatur gehalten wird, die verschieden von der Betriebstemperatur des ersten Kühlkreislaufs ist.

Die vorliegende Erfindung wird nun mit Bezug auf die begleitenden Zeichnungen anhand bevorzugter Ausführungs- formen beispielhaft erläutert .

Es zeigen:

Figur 1 eine einfache schematische Darstellung eines Nutzfahrzeugs mit einem Antriebsmotor, wobei der Antriebsmotor auch einen Kompressor antriebt und

Figur 2 eine weitere einfache schematische Darstellung eines Nutzfahrzeugs mit einem Antriebsmotor, wobei der Antriebsmotor auch einen Kompressor antreibt .

In den folgenden Zeichnungen bezeichnen gleiche Bezugszeichen gleiche oder gleichartige Teile.

Figur 1 zeigt eine einfache schematische Darstellung eines Nutzfahrzeugs mit einem Antriebsmotor, wobei der Antriebsmotor auch einen Kompressor antreibt. Das dargestellte Nutzfahrzeug 10 wird von dem Antriebsmotor 14

angetrieben, der von einem erster Kühlkreislauf 12 mit einem ersten Wärmetauscher 22 gekühlt wird. über eine Welle 32 wird ein Kompressor 16 und eine dem Kompressor 16 nachgeordnete Hydraulikpumpe vom dem Antriebsmotor 14 angetrieben. Der Kompressor 16 wird von einem zweiten Kühlkreislauf 18 mit einem zweiten Wärmetauscher 26 gekühlt, wobei der zweite Kühlkreislauf 18 weiterhin ein weiteres Aggregat 30 kühlt. Der erste Wärmetauscher 22 und der zweite Wärmetauscher 26 werden von einem ersten Lüfter 24 beziehungsweise einem zweiten Lüfter 28 zur Erhöhung der Kühlleistung angeblasen.

Da der erste Kühlkreislauf 12 und der zweite Kühlkreislauf 18 vollständig voneinander entkoppelt sind, kann die Betriebstemperatur des zweiten Kühlkreislaufs 18 durch Veränderung der Kühlkapazität des zweiten Wärmetauschers 26 angepasst werden. Eine zusätzliche Möglichkeit zur Beeinflussung existiert über die Wahl der Drehzahl des zweiten Lüfters 28.

Bei dem weiteren Aggregat 30 kann es sich beispielsweise um eine Motorsteuerung für den Antriebsmotor 14 handeln, wobei die elektronischen Komponenten einer solchen Motorsteuerung naturgemäß hitzeempfindlich sind und daher einer entsprechenden Kühlung bedürfen. Durch Wahl einer niedrigen Betriebstemperatur des zweiten Kühlkreislaufs 18 von beispielsweise 50 ⁰ C entsteht ein hoher Temperaturgradient zwischen der in dem Kompressor 16 komprimierten Luft und dem in dem zweiten Kühlkreislauf 18 zirku- lierenden Kühlmittel. Dieser große Temperaturgradient ermöglicht eine effiziente Wärmeübertragung von der er-

hitzten komprimierten Luft auf das kühlere Kühlmittel. Insbesondere kann auf diese Weise die komprimierte Luft stärker abgekühlt werden als bei Verwendung des wärmeren ersten Kühlkreislaufs 12, dessen Betriebstemperatur zwi- sehen 85 und 115 ⁰ C oder noch darüber liegt. Vorteilhafterweise reduziert die bessere Kühlung des Kompressors, insbesondere der Zylinderwände des Kompressors, auch den ölauswurf und ermöglicht dadurch auch eine leichtere Aufbereitung der komprimierten Luft .

Figur 2 zeigt eine weitere einfache schematische Darstellung eines Nutzfahrzeugs mit einem Antriebsmotor, wobei der Antriebsmotor auch einen Kompressor antreibt . Im Unterschied zur Figur 1 wird bei Figur 2 die Hydraulik- pumpe 20 ebenfalls durch den zweiten Kühlkreislauf 18 gekühlt, wobei die Kühlung der Hydraulikpumpe 20 parallel zur Kühlung des Kompressors 16 erfolgt. Eine lineare Einkopplung der Hydraulikpumpe 20 in den zweiten Kühlkreislauf ist jedoch auch denkbar.

Die in der vorstehenden Beschreibung, in den Zeichnungen sowie in den Ansprüchen offenbarten Merkmale der Erfindung können sowohl einzeln als auch in beliebiger Kombination für die Verwirklichung der Erfindung wesentlich sein.

Bezugszeichenliste

10 Nutzfahrzeug 12 erster Kühlkreislauf

14 Antriebsmotor

16 Kompressor

18 zweiter Kühlkreislauf

20 Hydraulikpumpe 22 erster Wärmetauscher

24 erster Lüfter

26 zweiter Wärmetauscher

28 zweiter Lüfter

30 weiteres Aggregat 32 Welle