(57)【要約】  本発明は、車両（１００）のための圧力制御装置（７，８，９，１８，２２，２３，２４，５７，５８，６０，７０，７１，８０，８１，８２，９０）に関し、車両（１００）が、少なくとも１つの車両の駆動力を発生する原動機（１０１）、圧縮空気供給兼貯蔵装置（１２）、及び車両の原動機（１０１）に連結されるか又は連結可能な空気圧縮機（１）を持ち、圧力制御装置（７，８，９，１８，２２，２３，２４，５７，５８，６０，７０，７１，８０，８１，８２，９０）が、少なくとも１つの電子制御装置（１８）、及び空気圧縮機（１）の圧縮空間（４）を圧縮空気供給兼貯蔵装置（１２）に制御可能に接続する少なくとも１つの弁装置（７，８，９，２３，２４，５７，５８，６０，７０，７１，８０，８１，８２，９０）を持ち、ａ）圧力制御装置（７，８，９，１８，２２，２３，２４，５７，５８，６０，７０，７１，８０，８１，８２，９０）が、圧縮空気発生モードにおいて、圧縮空間（４）から圧縮空気供給兼貯蔵装置（１２）へ圧縮空気を移送するため、圧縮空間（４）を圧縮空気供給兼貯蔵装置（１２）に接続するように設けられ、ｂ）圧力制御装置（７，８，９，１８，２２，２３，２４，５７，５８，６０，７０，７１，８０，８１，８２，９０）が圧縮空気膨張モードにおいて、圧縮空気供給兼貯蔵装置（１２）から圧縮空間（４）へ圧縮空気を移送するため、圧縮空間（４）を圧縮空気供給兼貯蔵装置（１２）に接続するように設けられ、ｃ）圧力制御装置（７，８，９，１８，２２，２３，２４，５７，５８，６０，７０，７１，８０，８１，８２，９０）が、電子制御装置（１８）による弁装置（７，８，９，２３，２４，５７，５８，６０，７０，７１，８０，８１，８２，９０）の１つ又は複数の電気的に操作可能な弁（７，２３，２４，５７，５８，６０，７０，７１，８０，８１，８２，９０）の電気的操作によって、圧縮空気発生モードから圧縮空気膨張モードへ及びその逆へ切換えるように設けられている。  更に本発明は、有利な車両の圧縮空気システム及びこれに適した空気圧縮機に関する。本発明は更に車両における圧力制御方法に関する。【選択図】図１
2013533820.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両（１００）のための圧力制御装置（７，８，９，１８，２２，２３，２４，５７，５８，６０，７０，７１，８０，８１，８２，９０）であって、車両（１００）が、少なくとも１つの車両の駆動力を発生する原動機（１０１）、圧縮空気供給兼貯蔵装置（１２）、及び車両の原動機（１０１）に連結されるか又は連結可能な空気圧縮機（１）を持ち、圧力制御装置（７，８，９，１８，２２，２３，２４，５７，５８，６０，７０，７１，８０，８１，８２，９０）が、少なくとも１つの電子制御装置（１８）、及び空気圧縮機（１）の圧縮空間（４）を圧縮空気供給兼貯蔵装置（１２）に制御可能に接続する少なくとも１つの弁装置（７，８，９，２３，２４，５７，５８，６０，７０，７１，８０，８１，８２，９０）を持ち、
ａ）圧力制御装置（７，８，９，１８，２２，２３，２４，５７，５８，６０，７０，７    １，８０，８１，８２，９０）が、圧縮空気発生モードにおいて、圧縮空間（４）か    ら圧縮空気供給兼貯蔵装置（１２）へ圧縮空気を移送するため、圧縮空間（４）を圧    縮空気供給兼貯蔵装置（１２）に接続するように設けられ、
ｂ）圧力制御装置（７，８，９，１８，２２，２３，２４，５７，５８，６０，７０，７    １，８０，８１，８２，９０）が圧縮空気膨張モードにおいて、圧縮空気供給兼貯蔵    装置（１２）から圧縮空間（４）へ圧縮空気を移送するため、圧縮空間（４）を圧縮    空気供給兼貯蔵装置（１２）に接続するように設けられている
ものにおいて、
ｃ）圧力制御装置（７，８，９，１８，２２，２３，２４，５７，５８，６０，７０，７    １，８０，８１，８２，９０）が、電子制御装置（１８）による弁装置（７，８，９    ，２３，２４，５７，５８，６０，７０，７１，８０，８１，８２，９０）の１つ又    は複数の電気的に操作可能な弁（７，２３，２４，５７，５８，６０，７０，７１，    ８０，８１，８２，９０）の電気的操作によって、圧縮空気発生モードから圧縮空気    膨張モードへ及びその逆へ切換えるように設けられている
事を特徴とする、圧力制御装置。
【請求項２】
電気的に操作可能な弁（７，２３，２４，５７，５８，６０，７０，７１，８０，８１，８２，９０）の全部又は少なくとも一部が、圧電的、電磁的、電動的、電空的又は電気液圧的に操作可能な弁として構成されていることを特徴とする、請求項１に記載の圧力制御装置。
【請求項３】
電気的に操作可能な弁（７，２３，２４，５７，５８，６０，７０，７１，８０，８１，８２，９０）の少なくとも一部が、空気圧縮機（１）のシリンダ（２）特にシリンダヘッドに統合され、かつ／又は電気的に操作可能な弁（７，２３，２４，５７，５８，６０，７０，７１，８０，８１，８２，９０）の少なくとも一部が空気圧縮機（１）のクランクケース（１０）に統合されていることを特徴とする、先行する請求項の１つに記載の圧力制御装置。
【請求項４】
電気的に操作可能な弁（７，２３，２４，５７，５８，６０，７０，７１，８０，８１，８２，９０）の少なくとも一部が空気圧縮機（１）の入口ポート（１３）の前に接続され、かつ／又は電気的に操作可能な弁（７，２３，２４，５７，５８，６０，７０，７１，８０，８１，８２，９０）の少なくとも一部が空気圧縮機（１）の出口ポート（１４）の後に接続されていることを特徴とする、先行する請求項の１つに記載の圧力制御装置。
【請求項５】
弁装置（７，８，９，２３，２４，５７，５８，６０，７０，７１，８０，８１，８２，９０）が空気圧縮機（１）の圧縮空間（４）の付加的な抽気口（３３）に接続されていることを特徴とする、先行する請求項の１つに記載の圧力制御装置。
【請求項６】
弁装置（７，８，９，２３，２４，５７，５８，６０，７０，７１，８０，８１，８２，９０）が多シリンダ空気圧縮機の２つの圧縮空間を直接接続するように設けられている接続弁を持ち、圧力制御装置（７，８，９，１８，２２，２３，２４，５７，５８，６０，７０，７１，８０，８１，８２，９０）が無負荷運転モードで接続弁を開くように設けられ、それにより接続弁に接続されている圧縮空間が互いに接続されていることを特徴とする、先行する請求項の１つに記載の圧力制御装置。
【請求項７】
圧縮空間（４）の容積が時間的に可変であり、容積減少段階において容積が時間的に減少し、容積増大段階において容積が増大し、圧力制御装置（７，８，９，１８，２２，２３，２４，５７，５８，６０，７０，７１，８０，８１，８２，９０）が圧縮空気膨張モードにおいて、圧縮空間（４）を容積増大段階中に圧縮空気供給兼貯蔵装置（１２）に接続しかつ容積減少段階中に大気に接続するように設けられ、圧縮空気供給兼貯蔵装置（１２）との接続が容積増大段階の一部の間にのみ行われることを特徴とする、先行する請求項の１つに記載の圧力制御装置。
【請求項８】
圧縮空間（４）と圧縮空気供給兼貯蔵装置（１２）との接続が、圧力増大段階の開始と共に直ちに行われることを特徴とする、請求項７に記載の圧力制御装置。
【請求項９】
圧縮空間（４）と圧縮空気供給兼貯蔵装置（１２）との接続が、容積増大段階の半分の期間中にのみ、特に圧力増大段階の８分の１の期間にのみ行われていることを特徴とする、請求項７又は８に記載の圧力制御装置。
【請求項１０】
圧力制御装置（７，８，９，１８，２２，２３，２４，５７，５８，６０，７０，７１，８０，８１，８２，９０）が、車両（１００）の作動中に押し進め段階を検出し、押し進め段階が存在すると、空気圧縮機（１）を圧縮空気発生モードで作動させるように設けられ、圧力制御装置（７，８，９，１８，２２，２３，２４，５７，５８，６０，７０，７１，８０，８１，８２，９０）が、車両（１００）の作動中に駆動力需要が高まる段階を検出し、駆動力需要が高まる段階が存在すると空気圧縮機（１）を圧縮空気膨張モードで作動させるように設けられていることを特徴とする、先行する請求項の１つに記載の圧力制御装置。
【請求項１１】
電子制御装置（１８）が、機関制御装置から、車両原動機（１０１）の駆動軸（１０３）の角度位置についての情報を受けることを特徴とする、先行する請求項の１つに記載の圧力制御装置。
【請求項１２】
電子制御装置（１８）が、少なくとも１つの圧力センサを介して、圧縮過程に基く圧力ピークを時間的に評価し、これから修正値として、空気圧縮機（１）のクランク軸の角度位置と車両原動機（１０１）の駆動軸（１０３）の角度位置との角度差を求め、計算された修正値を弁装置（７，８，９，２３，２４，５７，５８，６０，７０，７１，８０，８１，８２，９０）の位相の正しい制御のために使用するように設けられていることを特徴とする、先行する請求項の１つに記載の圧力制御装置。
【請求項１３】
圧力制御装置（７，８，９，１８，２２，２３，２４，５７，５８，６０，７０，７１，８０，８１，８２，９０）が弁（８）を持ち、この弁を介して空気圧縮機（１）のクランクケース（１０）が、圧縮空気供給兼貯蔵装置（１２）から圧縮空気の作用を受けることを特徴とする、先行する請求項の１つに記載の圧力制御装置。
【請求項１４】
先行する請求項に記載の圧力制御装置（７，８，９，１８，２２，２３，２４，５７，５８，６０，７０，７１，８０，８１，８２，９０）及び空気圧縮機（１）を持つ車両圧縮空気システム。
【請求項１５】
熱交換機（８３）が設けられて、一方では原動機（１０１）又は原動機（１０１）により加熱される車両（１００）の部分と熱的に結合され、他方では原動機（１０１）又は原動機（１０１）により加熱される車両の部分によって吸収される熱を圧縮空気供給兼貯蔵装置（１２）内の圧縮空気へ放出するため、圧縮空気供給兼貯蔵装置（１２）の部分と熱的に結合されていることを特徴とする、請求項１４に記載の車両圧縮空気システム。
【請求項１６】
圧力制御装置（７，８，９，１８，２２，２３，２４，５７，５８，６０，７０，７１，８０，８１，８２，９０）が、圧縮空気発生モードが活動せしめられている時にのみ、圧縮空気供給兼貯蔵装置（１２）への放熱を許容するように設けられていることを特徴とする、請求項１５に記載の車両圧縮空気システム。
【請求項１７】
請求項１４〜１６の１つに記載の車両圧縮空気システム用の空気圧縮機。
【請求項１８】
車両（１００）における圧力制御方法であって、車両（１００）が、車両の駆動力を発生する少なくとも１つの原動機（１０１）、圧縮空気供給兼貯蔵装置（１２）及び車両（１００）の原動機（１０１）に連結されるか又は連結可能な空気圧縮機（１）を持ち、
ａ）圧縮空気発生モードで、圧縮空気が空気圧縮機（１）の圧縮空間（４）から圧縮空気  供給兼貯蔵装置（１２）へ導かれ、
ｂ）圧縮空気膨張モードで、圧縮空気が圧縮空気供給兼貯蔵装置（１２）から圧縮空間（  ４）へ導かれる
ものにおいて、
ｃ）圧縮空気発生モードから圧縮空気膨張モードへまたその逆の切換えが、電子制御装置  （１８）による弁装置（７，８，９，２３，２４，５７，５８，６０，７０，７１，８  ０，８１，８２，９０）の１つ又は複数の電気的に操作可能な弁（７，２３，２４，５  ７，５８，６０，７０，７１，８０，８１，８２，９０）の電気的な操作によって行わ  れる
ことを特徴とする、方法。
【請求項１９】
車両（１００）の作動中に押し進め段階において、空気圧縮機（１）が圧縮空気発生モードで作動せしめられ、かつ／又は車両（１００）の作動中に駆動力需要が高まる段階において、空気圧縮機（１）が圧縮空気膨張モードで作動せしめられることを特徴とする、請求項１８に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】  本発明は、請求項１の上位概念に記載の圧力制御装置に関する。本発明は、更に請求項１４に記載の車両圧縮空気システム、及びこれに合わされる請求項１７に記載の空気圧縮機に関する。更に本発明は請求項１８に記載の車両における圧力制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】  実用車即ち貨物自動車及びバスの分野において、圧縮空気制動システムの使用が普通である。このような車両は、圧縮空気の発生及び貯蔵のための素子を持っている。圧縮機は通常車両の原動機により駆動され、固定的及び部分的に開離可能な連結が、例えば制御可能なクラッチを介して、圧縮機と原動機との間で行われる。【０００３】  ドイツ連邦共和国特許出願公開第１０２００５０３９２８１号明細書から、車両の付加的な駆動装置として圧縮機を使用する提案がわかる。この場合圧縮機の存在する弁即ち高圧弁及び低圧弁を駆動カムを介して機械的に作動させることが提案される。作動モード即ち圧縮機モードと原動機モードとを切換えるため、原動機技術から公知のカム位相器の使用が提案される。ドイツ連邦共和国特許出願公開第１０２００７０３３６９３号明細書からも、類似の提案がわかる。【０００４】  しかしカム位相器を持つ駆動カムの使用は、機械的及び構造的に比較的に費用がかかりかつ高価である。更にこれは圧縮機のシリンダヘッドの新しい構造を必要とする。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】  従って本発明の基礎になっている課題は、圧縮空気の発生のため及び車両の付加的駆動装置として空気圧縮機を作動させる可能性を、一層簡単かつ安価に実現可能に提示することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】  この課題は、請求項１，１４，１７及び１８に記載の発明によって解決される。従属請求項は発明の有利な構成を示す。【０００７】  実用車に通常存在する空気圧縮機を車両の原動機を支援するために使用するという考えが、本発明の基礎となっている。車両の圧縮空気溜めから圧縮空気を圧縮機へ送り戻し、しかも原動機が支援するトルクを受けるように圧縮機の運動に同期させることによって、車両の加速過程を支援するため又は上り坂走行の際いわば空気モータとして、空気圧縮機を作動させることができる。これにより、乗用自動車のハイブリッド駆動装置と同じように、通常内燃機関として構成される車両の原動機を、一層小さい定格出力で構成することができる。それにより一層小さくかつ軽くしかも安価な原動機を使用することができる。この作動モードは圧縮空気膨張モードとも称される。【０００８】  それに応じて、圧縮空気発生モードにおいて、圧縮機により圧縮される圧縮空気が、空気圧縮機の圧縮空間から圧縮空気供給兼貯蔵装置へ導かれ、圧縮空気膨張モードにおいて、圧縮空気が圧縮空気供給兼貯蔵装置から圧縮空間へ導かれ、そこで車両の駆動支援のため膨張せしめられる。【０００９】  現在普通の構造の中間重量実用車において市販の空気圧縮機を使用する際、本発明により、例えば約５０Ｎｍの付加的な平均駆動トルクが発生可能であり、この駆動トルクは約７００Ｎｍのディーゼル原動機の駆動トルクと比較して、かなりの値である。【００１０】  更に本発明によれば、圧力制御装置が、電子制御装置による弁装置の１つ又は複数の電気的に操作可能な弁の電気的操作によって、圧縮空気発生モードから圧縮空気膨張モードへ及びその逆へ切換えるように設けられている。このため圧力制御装置が、切換え要求を知る場合電気的に操作可能な弁を操作するための適当なプログラムを備えることができる。それにより圧縮空気発生モードから圧縮空気膨張モード及びその逆への切換えのために、最初に述べたカム位相器のような費用のかかる機械的構造は必要でない。その代わりに、電子制御装置により操作される電気的に操作可能な弁を設けることができる。これは、存在する市販の空気圧縮機により本発明を実現できるという利点を持ち、電気的に操作可能な弁の構成及び配置に応じて、空気圧縮機にただ１つの簡単で安価な変更しか必要としないか、又は変更を全く必要としない。後者の場合電気的に操作可能な弁を、空気圧縮機のいわば前又は後ろに接続することができる。【００１１】  ここでクランク軸に関係する制御について述べている限り、これは、例えばカム軸を介してクランク軸に関係する機械的制御を含み、かつ他のあらゆる種類のクランク軸に関係する制御例えば電気制御を含み、電気制御では、例えばクランク軸センサを介してクランク軸位置が検出され、センサ信号従ってクランク軸に関係して制御される。例えば電気的に操作可能な弁の操作。【００１２】  クランク軸に関係する機械的制御が問題である限り、これは例えばカム軸を介する制御を含み、カム操作が例えば機械的タペット又は液圧タペットを介して実現可能である。【００１３】  更に電気液圧操作では、電気的に操作可能な弁として液圧弁が使用され、電気的操作の結果、液��媒体の流れの流通、遮断又は変化を可能にする。【００１４】  クランク軸に関係する機械的な制御が意図されず、純電気的に操作可能な弁が使用されるような実施形態では、これらの弁のクロックパルスによる操作によって、クランク軸に関係する制御が行われる。この場合圧縮空気発生モードと圧縮空気膨張モードとの間の本発明による切換えは、駆動信号の変化により、即ち例えばこれらの弁のクロックパルスの変化によって行われる。このため電子制御装置の制御プログラムに、そのつどの作動モードにおける電気弁のどんな種類の操作が必要であるかが記憶されている。【００１５】  電気的に操作可能な弁により本発明を実現するための以下に説明する可能性は、以下のように技術的に細分することができる。この場合例えばピストン圧縮機におけるように、圧縮空気発生モードのために通常入口弁（吸入弁又は低圧弁とも称される）及び出口弁（排出弁又は高圧弁とも称される）を持つ空気圧縮機から出発する。圧縮空気膨張モードから区別するため、これらの弁は圧縮入口弁及び圧縮出口弁とも称される。【００１６】１．圧縮空気機は変更されないままである。
圧縮入口弁へ通じる空気圧縮機の入口ポートの前に、電気的に操作可能な弁が接続さ    れている。圧縮出口弁へ通じる空気圧縮機の出口弁の後に、別の電気的に操作可能な    弁が接続されている。【００１７】２．空気圧縮機が変更され、圧縮入口弁及び圧縮出口弁は変更されないままである。
付加的なポート又は抽気口が空気圧縮機のシリンダヘッドに設けられて、電気的に操    作可能な弁が付加的なポートを介して圧縮空間に接続可能になっている。接続可能で    電気的に操作可能な弁は、分離した個々の弁から、圧縮空気膨張モードにおける圧縮    空気吸入機能のため（膨張−入口弁）、及び圧縮空気膨張モードにおける圧縮空気排    出機能のために、又は複合膨張−入口弁−出口弁として、例えば３ポート２位置切換    え弁のように構成することができる。膨張入口弁−出口弁は、電気的操作部のほかに    、例えばカム軸を介してクランク軸に関係する機械的操作部を持つことができる。【００１８】３．空気圧縮機が、圧縮入口弁及び／又は圧縮出口弁に関しても変更される。
ａ）空気圧縮機の圧縮入口弁及び圧縮出口弁は、電気的に制御可能な入口弁及び出口        弁によって代えられ、これらの弁の電気制御により圧縮空気発生モードも圧縮空        気膨張モードも実現される。
ｂ）クランク軸により機械的に制御される入口弁及び出口弁が設けられ、電気的操作        部により開放位置又は閉鎖位置に固定可能である。クランク軸により機械的に制        御される入口弁及び出口弁により、圧縮空気発生モードも圧縮空気膨張モードも        実現される。
ｃ）空気圧縮機が機械的にクランク軸により制御される付加的な膨張入口弁及び膨張        出口弁を設けられ、これらの弁が電気的に操作可能な弁を介して圧縮空気溜め又        は大気に接続可能である。【００１９】  前述した実施形態の組合わせも有利に実現可能である。実施形態ａ）〜ｃ）において、例えば空気圧縮機の圧縮入口弁も変更しないように維持することができる。その場合クランク軸により制御される付加的な膨張出口弁が補足されて、電気的に操作可能な弁を介して大気に接続可能である。更に空気圧縮機の既存の圧縮出口弁を維持できるが、付加的にクランク軸に関係して制御することができる。【００２０】  圧力制御装置は、例えば電子制御装置により、例えば車両を加速しようとする時又は登坂の場合、車両の作動中に高められる駆動力要求があるか否かを知るのが有利である。この場合圧力制御装置は、空気圧縮機が圧縮空気膨張モードで作動せしめられるようにする。圧縮空気膨張モードでは、原動機が、圧縮空気供給兼貯蔵装置から空気圧縮機へ圧縮空気を入れることによって支援される。更に圧力制御装置は車両の作動中に押し進め段階を有利に認識する。例えば運転者が減速しようとする時又は降坂の場合、押し進め段階が認識される。押し進め段階が存在すると、圧力制御装置により、空気圧縮機が自動的に圧縮空気発生モードで作動せしめられて、圧縮空気を圧縮空気供給兼貯蔵装置へ送り出す。こうして車両の作動において押し進め段階中に、駆動力の要求が高まる段階中に行われた圧縮空気供給兼貯蔵装置からの圧縮空気取出しを補償することができる。これにより車両の特にエネルギを節約する作動が可能になる。【００２１】  空気圧縮機は、圧力制御装置により更に無負荷運動モードへ切換えることができ、この無負荷運転において圧縮空気は発生されず、圧縮空気膨張モードにおいても消費されない。無負荷運転モードは、圧縮空気発生モード及び圧縮空気膨張モードのほかに、いわば第３の作動モードとして設けられている。例えば単一シリンダ空気圧縮機における接続可能な隙間容積の使用、多シリンダ空気圧縮機における圧力空間の接続、又は開閉可能なクラッチにより原動機から空気圧縮機の切離しが公知である。【００２２】  本発明の有利な展開によれば、クラッチを介して車両機関から切離し可能な空気圧縮機を使用する場合、空気圧縮機が圧縮空気発生モード又は圧縮空気膨張モードで作動せしめられる時、空気圧縮機を原動機に自動的に接続するように、圧力制御装置が設けられている。【００２３】  本発明の有利な展開によれば、弁装置が多シリンダ空気圧縮機の２つの圧縮空間を直接接続するように設けられている接続弁を持っている。更に圧力制御装置が無負荷運転モードで接続弁を開くように設けられ、それにより接続弁に接続されている圧縮空間が互いに接続されている。接続弁の開放により、接続されている圧縮空間の接続が行われ、それにより例えば通常の２シリンダ圧縮機では、圧縮空間に存在する空気が、一方のピストンの上昇行程において他方の圧縮空間へ押込まれる。このような多シリンダ圧縮機では、クランク軸の適当な構成により、ピストンが互いに逆向きに設けられて、一方のピストンの上昇行程の際、隣接する他方のピスト���が下降行程を行う。【００２４】  本発明の有利な展開によれば、電気的に操作可能な弁の全部又は少なくとも一部が、圧電的、電磁的、電動的、電空的又は電気液圧的に操作可能な弁として構成されている。この場合特に前記実現形態のうちクランク軸に関係する制御が行われていない実現形態のために、圧電的に操作可能な弁の使用が特に有利である。なぜならば、これらの弁が、圧縮空気に対する比較的大きい通過断面により特に短い応答時間及び反応時間を可能にするからである。【００２５】  本発明の有利な展開によれば、電気的に操作可能な弁の全部又は少なくとも一部が空気圧縮機のシリンダに統合されている。シリンダヘッドの弁の統合が特に有利であることがわかった。本発明の有利な展開によれば、電気的に操作可能な弁の全部又は少なくとも一部が、空気圧縮機のクランクケースに統合されている。これは次の利点を持っている。即ち空気圧縮機が、電気的に操作可能な弁と共に強固でこじんまりした単位として構成され、この単位が更に構造空間を節約して構成される。別の利点は、電気的に操作可能な弁がその使用場所のすぐ近くに設けられるので、短い流路及び小さい流れ体積のため、速い応答時間を実現できることである。【００２６】  本発明の有利な展開によれば、電気的に操作可能な弁の全部又は少なくとも一部が空気圧縮機の入口ポートの前に接続されている。本発明の有利な展開によれば、電気的に操作可能な弁の全部又は少なくとも一部が空気圧縮機の出口ポートの後に接続されている。これは次の利点を持っている。即ち本発明が市販の空気圧縮機で実現され、これを全く変更する必要がないか、又は僅かしか変更する必要がない。これにより既存の圧縮空気システムにおいて、本発明の簡単かつ安価な追加も可能になる。【００２７】  本発明の有利な展開によれば、弁装置が空気圧縮機の圧縮空間の付加的な抽気口に接続されている。これも、既存の市販の空気圧縮機と組合わせて、本発明の簡単かつ安価な実現を可能にし、従って本発明のための簡単な追加装備を可能にする。抽気口は、例えば穴の形でシリンダヘッドに設けることができる。それからこの孔に弁装置が接続される。【００２８】  本発明の有利な展開によれば、圧縮空間の容積が時間的に可変である。それは、圧縮機又はその一部例えばシリンダが時間的にその形状を変化することを意味するのではなく、例えばピストン圧縮機においてピストンの上昇運動及び下降運動を意味する。容積減少段階において容積が時間的に減少し、容積増大段階では、容積が時間的に増大する。圧力制御装置が圧縮空気膨張モードにおいて、圧縮空間を容積増大段階中に圧縮空気供給兼貯蔵装置に接続しかつ容積減少段階中に大気に接続するように設けられている。これにより圧縮空間は、圧縮空気膨張モードにおいて容積減少段階で圧力を除かれる。まず容積増大段階中に圧縮空間へ導入される圧縮空気は、それにより大気へ放出される。それにより空気圧縮機は、圧縮空気膨張モードで、圧縮空気発生モードにおけるようにいわば“逆に“作動せしめられる。圧縮空気発生モードでは、容積増大段階中に圧縮空気が大気から有利に吸収され、容積減少段階において圧縮空気が圧縮空気供給兼貯蔵装置へ放出される。【００２９】  本発明の有利な展開によれば、圧縮空間と圧縮空気供給兼貯蔵装置との接続が容積増大段階の一部の間にのみ行われる。これにより車両の駆動の支援として空気圧縮機の効率を、エネルギ消費に関して最適化することができる。特にこれにより、できるだけ経済的な使用にとって有意義でかつ必要であるだけの圧縮空気が消費される。【００３０】  本発明の有利な展開によれば、圧縮空間と圧縮空気供給兼貯蔵装置との接続が、圧力増大段階の開始と共に直ちに行われる。ピストン圧縮機においてこれは、ピストンの上死点に達してから、圧縮空間が圧縮空気供給兼貯蔵装置に接続されていることを意味する。【００３１】  本発明の有利な展開によれば、圧縮空気膨張モードにおいて、圧縮空間と圧縮空気供給兼貯蔵装置との接続が、容積増大段階の半分の期間中にのみ行われる。これにより圧縮空気の消費を最小にし、従って装置のエネルギ効率を上げることができる。圧縮空気消費のそれ以上の減少は、接続が容積増大段階の４分の１の間のみ行われる時に、有利に行うことができる。圧縮空気消費のそれ以上の減少は、接続が容積増大段階の８分の１の間のみ行われる時に、有利に可能である。膨張出口弁は、下死点から上死点までクランク軸の完全な半回転の間、開かれた状態に保たれる。それに応じて膨張入口弁及び膨張出口弁のクランク軸に関係する制御のための制御時間が設定される。【００３２】  本発明の有利な展開では、圧縮空気発生モードにおいて、特に圧縮空間の圧力が圧縮空気供給兼貯蔵装置の圧力より大きい時、容積減少段階中に圧縮空間を圧縮空気供給兼貯蔵装置に接続し、特に圧縮空間の圧力が大気圧より小さい時、容積増大段階中に圧縮空間を大気に接続するように設けられている。圧縮空気発生モードの実現のために、例えば圧縮機のシリンダヘッドに設けられている圧縮入口弁及び圧縮出口弁の使用を意図することができる。圧縮入口弁及び圧縮出口弁は逆止弁として例えば薄片弁として有利に形成することができる。【００３３】  前述したように、圧縮空気発生モードにおいて、圧縮空間と大気又は圧縮空気供給兼貯蔵装置との接続を、純粋に正圧又は負圧制御で行うことができる。本発明の有利な構成では、これらの接続の制御が、クランク軸に関係して例えばクランク軸を介して又は電子制御装置により行われる。この場合有利な構成では、圧縮入口弁が、ピストンの上死点と下死点との間の完全な半回転中に開かれる。有利な構成では、完全にクランク軸の半回転中に開かれるのではなく、その一部の期間中にのみ、特にクランク軸の上死点に達する前の最後の半分の期間中に、又は上死点に達する前に回転の最後の３５°の期間にのみ開かれる。【００３４】  本発明の有利な展開によれば、圧縮空気膨張モードにおいて、圧縮空気の量が、圧力制御装置により空気圧縮機の駆動軸の回転に同期して、圧縮空間へ導入可能である。これにより駆動力支援の最適効率、及び原動機の駆動軸の回転に対する正確な同期を保証することができる。【００３５】  本発明の有利な展開によれば、圧力制御装置が、空気圧縮機の圧縮空間に対する給気及び排気用の給気通路及び排気通路を持っている。給気通路及び排気通路は圧縮空間に接続されているか又は接続可能である。給気通��は圧縮空気供給兼貯蔵装置に接続可能であり、排気通路は大気に接続可能である。弁装置が原動機の駆動軸に結合されるか又は結合可能なカム軸を介して機械的に操作可能であると、有利である。これにより内燃機関において有効なカム軸制御装置を、圧縮空気膨張モードにおける空気圧縮機の制御にも利用することができる。カム軸制御装置は非常に有利に強固にかつ長寿命に構成することができる。カム軸は、原動機の出力軸に固定的に結合するか、又は例えば操作可能なクラッチを介して原動機の出力軸に時々結合することができる。例えば空気圧縮機のクランク軸上にカムを設けることによって、カム軸を有利に実現することができる。空気圧縮機のクランク軸又は原動機の出力軸に結合される別個のカム軸を設けることも有利に可能である。【００３６】  本発明の有利な展開によれば、弁装置が電気的に操作可能な電磁弁を持っている。更に電磁弁を制御する電子制御装置が設けられている。電磁弁としての構成により、圧縮空気膨張モードにおける空気圧縮機の有利な制御も可能であり、その際信頼できる電磁弁技術例えばロック防止システムの分野からの長寿命電磁弁に頼ることができる。電子制御装置に使用は、次の利点を持っている。即ち押し進め段階及び駆動力需要が高まる段階の検出を、電磁弁を介する空気圧縮機の制御と共に、ただ１つの制御において統合することができる。制御は、電子制御装置に設けられるマイクロプロセッサ用の制御プログラムとして有利に実現することができる。【００３７】  本発明の有利な展開によれば、圧力制御装置の電子制御装置へセンサから信号が供給され、この信号を介して空気圧縮機のクランク軸の位置が検出されるか、又は原動機のクランク軸の位置に関する適当な修正の際、そのクランク軸位置も検出される。信号は、適当な誘導センサ、光センサ又はその他の適当なセンサから電子制御装置へ直接供給することができる。電子制御装置は、クランク軸の位置を示す信号を、弁装置の電気的に操作可能な弁の正しい位相の制御のために使用する。【００３８】  本発明の有利な展開によれば、電子制御装置は、原動機制御装置から、車両原動機の出力軸の角度位置についての情報を受ける。原動機制御装置は、車両の原動機の制御に役立つ。公知の原動機制御装置は、例えばセンサを介して検出される車両原動機の出力軸の角度位置についての情報を持っている。例えば車両に設けられるデータバスを介して、電子制御装置を原動機制御装置に接続することによって、安価なやり方で、車両原動機の出力軸の角度位置についての情報を電子制御装置において受信し、空気圧縮機の圧縮空気膨張段階における電磁弁の制御のために使用することができる。【００３９】  圧縮機のクランク軸に対する車両原動機の出力軸の角度位置は、取付けのため車両から車両へ相違していることがあるので、本発明の有利な展開によれば、この相対位置を電子制御装置により求めて補償することができる。このため車両に存在する少なくとも１つの圧力センサを介して、圧縮空気装置における圧力ピークが、圧縮過程に基いて時間的に評価される。これから修正値として、空気圧縮機のクランク軸の角度位置と出力軸の角度位置との角度差が求められる。続いて電子制御装置が、計算された修正値を弁装置の正しい位相の制御のために使用する。【００４０】  本発明の有利な展開によれば、圧力制御装置が弁を持ち、この弁を介して空気圧縮機のクランクケースが、圧縮空気供給兼貯蔵装置から圧縮空気の作用を受ける。これにより車両の駆動を支援する本発明の効率の一層の上昇が可能である。クランクケースに圧力を作用させることによって、原動機の支援が、空気圧縮機の付加的なトルクを介して、容積減少段階においても行われる。従って空気圧縮機のピストンは、作動段階（上昇運動、下降運動）に応じて、一方の側から又は他方の側から圧縮空気の作用を受けることができる。こうして空気圧縮機の駆動軸の全回転中に、空気圧縮機による原動機のほぼ永続的な支援が可能である。圧縮空間に圧縮空気を作用させる弁装置は、クランクケースに圧縮空気を作用させる別の弁装置に対して位相を補足するように作動せしめられる。換言すれば、圧縮空間が弁装置を介して圧縮空気溜めに接続されていると、クランクケースが大気に接続されている。圧縮空気溜めからクランクケースへ圧縮空気が作用する場合、圧縮空気が大気に接続されている。【００４１】  本発明は更に圧力制御装置及び空気圧縮機を持つ車両圧縮空気システムに関する。有利な展開によれば、車両圧縮空気システムが、一方では原動機又は原動機により加熱される車両の部分と熱的に結合される熱交換器を持っている。熱交換器は、他方では原動機又は原動機により加熱される車両の部分によって吸収される熱を放出するため、圧縮空気供給兼貯蔵装置の部分と熱的に結合されているので、圧縮空気供給兼貯蔵装置内の圧縮空気へ熱を放出し、従って圧縮空気を加熱することができる。熱を吸収するため、熱交換器を原動機又はそれに結合されている部分例えば排気装置又は触媒に直接結合することができる。これは、車両圧縮空気システムのエネルギ効率を更に高めるために原動機の廃熱を使用できる、という利点を持っている。これにより圧縮空気に更にエネルギが供給されて、圧縮空気膨張モードにおいて使用する際又は圧縮空気システムにおいて圧縮空気をその他のやり方で例えば車両の制動のために使用する際に利用される。特に圧縮空気への放熱によって、圧縮空気システムの圧縮空気溜め又は他の部分における利用可能な圧力を高めることができるので、圧縮空気が一層高いレベルで使用可能であり、適当に使用することができる。【００４２】  本発明の有利な展開によれば、圧力制御装置が、圧縮空気発生モードが活動せしめられている時にのみ、圧縮空気供給兼貯蔵装置への放熱を許容するように設けられている。これは次の利点を持っている。即ち圧縮空気発生モードにおいて空気圧縮機が、供給される熱によって既に高められた逆圧に抗して供給する必要がなく、それにより次の利点が生じる。即ち空気圧縮機を駆動するためのエネルギの使用が一層少なく、更に空気圧縮機の摩耗が一層少なくなる。このため圧力制御装置は、例えば電気的に操作可能な別の弁を備え、この弁を介して熱交換器を通る加熱流体回路を時々遮断することができる。その代わりに、加熱流体の移送のための設けられるポンプを遮断することができる。【００４３】  本発明は更にこのような車両圧縮空気システムのため���利な空気圧縮機に関する。【００４４】  更に本発明は車両における圧力制御方法に関し、車両が、車両の駆動力を発生する少なくとも１つの原動機、圧縮空気供給兼貯蔵装置及び車両の原動機に連結されるが又は連結可能な空気圧縮機を持ち、
ａ）圧縮空気発生モードで、圧縮空気が空気圧縮機の圧縮空間から圧縮空気供給兼貯蔵装    置へ導かれ、
ｂ）圧縮空気発生モードで、圧縮空気が圧縮空気供給兼貯蔵装置から圧縮空間へ導かれ、ｃ）圧縮空気発生モードから圧縮空気膨張モードへまたその逆の切換えが、電子制御装置    による弁装置の１つ又は複数の電気的に操作可能な弁の電気的な操作によって行われ    る。【００４５】  本発明の有利な展開によれば、車両の作動中に押し進め段階において、空気圧縮機が圧縮空気発生モードで作動せしめられ、かつ／又は車両の作動中に駆動力需要が高まる段階において、空気圧縮機が圧縮空気膨張モードで作動せしめられる。【００４６】  電子制御装置及び場合によっては必要な圧力センサは、ＥＡＰＵの一部として構成することができる。ＥＡＰＵは、圧縮空気システムを備えた車両のための電子制御される空気処理装置である。この場合特に圧力制御装置の制御機能は、ＥＡＰＵの制御ソフトウエアにおけるプログラム部分の形で実現することができる。【００４７】  本発明が、図面を使用して実施例について以下に説明される。図において、互いに一致する素子に対して同じ符号が使用される。
【図面の簡単な説明】
【００４８】
【図１】  車両を概略図で示す。
【図２】  本発明の説明のために重要な車両の圧縮空気部分を圧力制御装置の実施例と共に示す。
【図３】  本発明の説明のために重要な車両の圧縮空気部分を圧力制御装置の実施例と共に示す。
【図４】  本発明の説明のために重要な車両の圧縮空気部分を圧力制御装置の実施例と共に示す。
【図５】  本発明の説明のために重要な車両の圧縮空気部分を圧力制御装置の実施例と共に示す。
【図６】  本発明の説明のために重要な車両の圧縮空気部分を圧力制御装置の実施例と共に示す。
【図７】  本発明の説明のために重要な車両の圧縮空気部分を圧力制御装置の実施例と共に示す。
【図８】  本発明の説明のために重要な車両の圧縮空気部分を圧力制御装置の実施例と共に示す。
【図９】  圧力制御装置の弁制御時間を示す。
【図１０】  圧力制御装置の弁制御時間を示す。
【発明を実施するための形態】
【００４９】  図１に、原動機１０１例えばディーゼル機関を持つ車両１００が示され、ディーゼル機関は、車両の後車軸にカルダン継手を介して結合される駆動軸１０２を介して、駆動力を車両１００の駆動のために発生することができる。原動機１０１は軸１０３を介して車両１００の空気圧縮機１に結合されている。軸１０３は同時に原動機１０１の出力軸及び空気圧縮機１の駆動軸である。構成に応じて、原動機と空気圧縮機との間の伝動も変速機により行うことができる。空気圧縮機１は、更に圧縮空気導管を介して、図に圧縮空気溜め１２で示す車両１００の圧縮空気供給兼貯蔵装置に接続されている。圧縮空気供給兼貯蔵装置は、多回路保護弁、空気乾燥機及び耐過圧容器の形の圧縮空気溜めを持っている。
【００５０】  電気的に操作可能な弁が図に磁石の記号で示されている限り、これによりすべての種類の電気的操作、特に圧電、電磁、電気−液圧、電気−空気圧および電磁操作が含まれる。
【００５１】  図２は、概略図で、１シリンダ又は多シリンダ空気圧縮機として構成可能な空気圧縮機１、及び圧縮空気溜め１２により示される圧縮空気供給兼貯蔵装置を示している。空気圧縮機１は通常のピストン圧縮機として構成されている。空気圧縮機１は、シリンダ２及びその中にあるピストン３を持っている。空気圧縮機１は、シリンダ２の下にクランクケース１０を持ち、その中にピストン３用連接棒駆動装置が設けられている。連接棒駆動装置は、空気圧縮機１の駆動軸１０３に結合される連接棒１１を持ち、この連接棒が一端をピストン３に結合され、他端を駆動軸１０３の連接ピンに結合されている。駆動軸１０３の回転の際、ピストン３が連接棒駆動装置を介して周期的上方運動及び下方運動に変換される。
【００５２】  ピストン３は、空気圧縮機１を圧縮空間４とそれから分離されるクランク軸空間とに分割し、このクランク軸空間は圧力媒体側をクランクケース１０の内部空間５に接続されている。ピストン３の下方運動の際、圧縮空間４の容積が増大される。その場合空気圧縮機は容積増大段階にあり、空気が大気から入口ポート１３を経て吸入され、吸入弁として役立つ圧縮入口弁１６を経て圧縮空間４へ達する。圧縮入口弁１６は逆止弁として構成され、大気圧と比較して圧縮空間４の負圧のため自動的に開き、正圧の場合自動的に閉じる。
【００５３】  ピストン３の上方運動の際、圧縮空間４の容積が減少し、その中にある空気が圧縮される。接続されている圧縮空気溜め１２の圧力より高い圧縮空間４内の圧力に達すると、同様に逆止弁として構成されている圧縮出口弁１７が開く。圧縮された空気が、圧縮空間４からこの出口弁を経て空気圧縮機１の出口ポート１４へ導かれ、圧縮空気導管１５を経て圧縮空気溜め１２へ達する。容積増大段階では圧縮出口弁１７が、空気圧縮機１の出口ポート１４にある圧力と比較して圧縮空間４内にある負圧のため自動的に閉じる。
【００５４】  図２には更に圧力制御装置の一部として、電子制御装置１８が示されている。電子制御装置１８は、データ接続部１９例えばＣＡＮバスの形のデータバスを介して、車両にある別の電子装置に接続されている。特に電子制御装置１８は、車両の原動機の原動機制御装置に接続することができる。電子制御装置１８は、２ポート２位置切換え弁の形の電磁弁として構成されている第１の電気的に操作可能な弁７に導線を介して接続されている。第１の電気的に操作可能な弁７は、圧縮空気導管２０を介して圧縮空間４の抽気口３３に接続されている。抽気口３３は例えば空気圧縮機のシリンダ２にある穴として形成することができる。第１の電気的に操作可能な弁７は、電子制御装置２０により、図２に示す遮断位置から通過位置へ切換えられることができる。通過位置で第１の電気的に操作可能な弁７は、圧縮空間４を図示した弁装置７，８，９，７０の第１の機械的に操作可能な弁９に接続する。遮断位置で第１の電気的に操作可能な弁７は、この接続を遮断する。電子制御装置１８は、電磁弁として２ポート２位置切換え弁の形に構成されている第２の電気的に操作可能な弁７０に導線を介して接続されている。第２の電気的に操作可能な弁７０は、電子制御装置１８により、図２に示す遮断位置から通過位置へ切換えられることができる。通過位置で第２の電気的に操作可能な弁７０は、クランクケース１０の内部空間５を図示した弁装置７，８，９，７０の第２の機械的に操作可能な弁８に接続する。遮断位置で第２の電気的に操作可能な弁７０がこの接続を遮断する。
【００５５】  第１の機械的に操作可能な弁は、機械的に操作可能な３ポート２位置切換え弁として構成されている。図２に示す給気位置で、第１の機械的の操作可能な弁９は、第１の電気的に操作可能な弁７が通過位置にある限り、圧縮空気圧縮空間を圧縮空気導管２０を介して圧縮空気溜め１２に接続する。第１の電気的に操作可能な弁７が通過位置にある限り、排気位置で第１の機械的に操作可能な弁９が、圧縮空間４を圧縮空気導管２０を介して大気に接続する。
【００５６】  第２の機械的に操作可能な弁８も同様に機械的に操作可能な３ポート２位置切換え弁として構成されている。第２の機械的に操作可能な弁８は、圧縮空気導管２１を介してクランクケース１０の内部空間５に接続されている。第２の機械的に操作可能な弁８は、第１の機械的に操作可能な弁と対比可能な機能を持ち、即ち第２の電気的に操作可能な弁７０が通過位置にある限り、クランクケース１０を選択的に圧縮空気溜め１２又は大気に接続する。
【００５７】  第１及び第２の機械的に操作可能な弁８及び９は、カム軸制御を介して機械的に操作される。即ち空気圧縮機１の駆動軸１０３に、カム６が象徴的に示されている。カム６から機械的に操作可能な弁８，９の機械的な操作素子へ至る破線によって、カム軸制御が示されている。カム軸制御は、機械的に操作可能な弁８，９が相補的な位相で操作されるように行われ、即ち第１の機械的に操作可能な弁９が機械的に操作される場合、第２の機械的に操作可能な弁は操作されない。第２の機械的に操作可能な第２の弁８が機械的に操作される場合、第１の機械的に操作可能な弁９は操作されない。これにより圧縮空気膨張モードにおいて、圧縮空間４とクランクケース１０の内部空間５が、交互に圧縮空気溜め１２から圧縮空気の作用を受ける。
【００５８】  電子制御装置１８は、第１及び第２の電気的に操作される弁７，７０を、圧縮空気膨張モードにおいて通路位置へ切換え、圧縮空気発生モードにおいて遮断位置へ切換える。
【００５９】  図２による実施例における圧力制御装置は、電子制御装置１８と、電気的に操作可能な弁７，７０及び機械的に操作可能な弁８，９から形成される弁装置を含んでいる。
【００６０】  図３は、圧力制御装置の別の有利な実施例を示す。圧力制御装置は再び電子制御装置１８を持っている。図２により機械的にカム軸制御を介して機械的に操作可能な弁８，９は、図３によれば、電気的に操作可能な電磁弁として構成され、しかも第３の電気的に操作可能な弁８０及び第４の電気的に操作可能な弁９０として構成され、これらの弁は導線を介して電子制御装置１８により制御可能である。その空気圧弁機能に関して、第３及び第４の電気的に操作可能な弁８０，９０は、図２により説明された機械的に操作可能な弁８，９に相当している。図３の電磁弁７は図２の電気的に操作可能な弁７に相当し、図３による実施例では、第１の電気的に操作可能な弁７のみが、中央遮断／通過弁として、第３及び第４の電気的に操作可能な弁８０，９０と圧力溜め１２との間に設けられている。図２におけるような２つの電磁弁７，７０の使用は、図３の実施例においても原理的に可能であるが、必ずしも必要でない。なぜならば、第３及び第４の電気的に操作可能な弁８０，９０は、永続的にカム軸で制御されるのではなく、電子制御装置１８により、圧縮空気発生モードにおいて、圧縮空気発生に対して中立な位置へもたらすことができるからである。こうして圧縮空気発生モードにおいて、第３の電気的に操作可能な弁８０は操作されず、第４の電気的に操作可能な弁９０が操作されているようにすることができる。このように図３の実施例は、中央遮断／通過弁としての１つの電磁弁７だけで、安価に構成可能である。
【００６１】  第３及び第４の電気的に操作可能な弁８０，９０の制御は、電子制御装置１８がデータバス１９を介して原動機制御装置から得る情報により、空気圧縮機１の駆動軸１０３の回転に同期して、電子制御装置１８により行われる。これにより空気圧縮機による原動機の支援の最大効率を保証することができる。
【００６２】  駆動軸１０３の位置に対する空気圧縮機１のクランク軸の相対角度位置の場合によっては必要な修正値は、車両に存在する圧力センサを介する圧力ピークの時間的評価に基いて、電子制御装置１８により計算して考慮することができる。
【００６３】  その代わりに、駆動軸１０３の回転角位置を検出するため、制御装置１８を、空気圧縮機１の駆動軸１０３又はクランク軸の回転角度位置を直接検出する電気センサ２２に接続することもできる。センサ２２は、例えばロック防止システムのセンサと同じように、カム６の位置の検出により空気圧縮機１の駆動軸１０３又はクランク軸の角度位置を検出する誘導センサとして構成することができる。
【００６４】  図３による実施例では、圧力制御装置が、電子制御装置１８、センサ２２、第１、第３及び第４の電気的に操作可能な弁７，８０，９０から形成される弁装置を含んでいる。
【００６５】  図２及び３による装置では、第１の電気的に操作可能な弁７及び場合によっては第２の電気的に操作可能な弁７０が、遮断位置から通過位置へ切換えられることによって、電子制御装置１８により圧縮空気膨張モードが活動せしめられる。これにより第１及び第２の機械的に操作可能な弁８，９又は第３及び第４の電気的に操作可能な弁８０，９０を介して、圧縮空間又はクランクケース１０の内部空間５の適当な加圧が可能になる。圧縮入口弁１６を逆止弁として構成するため、圧縮空気膨張モードにおける圧縮入口弁１６の特別な制御は必要でない。圧縮空気導管２０を介して圧縮空間の加圧により、圧縮入口弁１６が自動的に閉じる。圧縮出口弁１７の特別な制御も必要でない。なぜならば、この弁は、圧縮空気導管１５を経て出口ポート１４に生じる圧力を介して閉じた状態に保たれるからである。
【００６６】  更にわかるように、図２及び３による実施例は、クランクケース１０の加圧のために設けられている弁なしでも有利に実現できる。この場合本発明は、圧縮機における僅かな変更及び僅かな部材により実現できるが、ピストン３の上昇段階における車両の駆動の支援の可能性なしでも実現できる。同様に以下に説明する図４〜８の実施例は、図２及び３により説明したクランクケース１０の加圧により付加的に構成可能である。
【００６７】  図４は、普通の構造の空気圧縮機１に関連して使用でき、空気圧縮機の変更が必要でない圧力制御装置の有利な構成を示す。従って図４による実施例は、特に既存の車両に本発明を使適用するのに適し、空気圧縮機１の圧縮空間４に付加的な圧縮空気ポートを追加して設ける必要がない。圧力制御装置はすでに説明した電子制御装置１８を持ち、必要に応じてデータバス１９又はセンサ２２に接続することができる。圧力制御装置は更に電磁弁として構成される第５の電気的に操作可能な弁２３及び電磁弁として構成される第６の電気的に操作可能な弁２４を持っている。第５の電気的に操作可能な弁２３は空気圧縮機１の入口ポート１３の前に接続されている。第６の電気的に操作可能な弁２４は空気圧縮機の出口ポート１４の後に接続されて、圧縮空気溜め１２へ至る圧縮空気導管１５に設けられている。第５の電気的に操作可能な弁２３は３ポート２位置切換え弁として構成されている。同様に第６の電気的に操作可能な弁２４も３ポート２位置切換え弁として構成されている。しかし前述した３ポート２位置切換え弁は、２つの２ポート２位置切換え弁の組合わせとして構成することもできる。
【００６８】  第５の電気的に操作可能な弁２３は、図４に示すように、１つの切換え位置で空気圧縮機１の入口ポート１３を大気に接続することができる。第２の切換え位置で第５の電気的に操作可能な弁２３は、入口ポート１３を圧縮空気溜め１２に接続することができる。
【００６９】  第６の電気的に操作可能な弁２４は、図４に示す切換え位置で、空気圧縮機の出口ポート１４を圧縮空気溜め１２に接続することができる。第２の切換え位置で第６の電気的に操作可能な弁２４は、出口ポート１４を大気に接続することができる。
【００７０】  電子制御装置１８は、第５及び第６の電気的に操作可能な弁２３，２４を制御して、圧縮空気発生モードにおいて第５の電気的に操作可能な弁２３及び第６の電気的に操作可能な弁２４が操作されず、従って図４に示す切換え位置にある。この場合入口ポート１３が大気に接続され、出口ポート１４が圧縮空気供給兼貯蔵装置１２に接続されている。圧縮空気膨張モードにおいて電子制御装置１８、第５及び第６の電気的に操作可能な弁２３，２４を、駆動軸１０３の回転角度位置に関係して、即ち容積減少段階の存在又は容積増大段階の存在に応じて動作させる。回転角位置は、例えばセンサ２２を介して、又はデータバス１９を介して原動機制御装置から適当な情報の受信によって求められる。
【００７１】  圧縮空気膨張モードにおいて、電子制御装置１８は、容積増大段階で第５の電気的に操作可能な弁２３を操作する。これにより圧縮空間４が、自動的に開く圧縮入口弁１６を経て圧縮空気溜め１２の圧力を加えられる。その際第６の電気的に操作可能な弁２４は操作されていない。これにより圧縮出口弁１７は、圧縮空気溜め１２に存在する圧力により閉じた状態に保たれる。
【００７２】  圧縮空気膨張モードにおいて電子制御装置１８は、容積減少段階で第６の電気的に操作可能な弁２４を操作し、第５の電気的に操作可能な弁２３は操作されていない。これにより、圧縮空間４に確立されている圧力が、この場合自動的に開く圧縮出口弁１７及び第６の電気的に操作可能な弁２４を経て低下される。第５の電気的に操作可能な弁２３が操作されていないため、入口ポート１３が大気に接続されているので、望ましくないやり方で圧縮空気が圧縮空気溜め２から補給されることはない。
【００７３】  図４の実施例における圧力制御装置は、電子制御装置１８と第５及び第６の電気的に操作可能な弁２３，２４から形成される弁装置とを含んでいる。
【００７４】  図５は、空気圧縮機１のシリンダヘッドが変更された実施例を示す。シリンダヘッドは、図２〜４により既に説明した圧縮入口弁１６及び圧縮出口弁１７のほかに、膨張出口弁５０及び膨張入口弁５１を持っている。空気圧縮機の膨張作動において、即ち空気圧縮機１が車両の駆動を支援する圧縮空気膨張モードにおいて、膨張出口弁５０及び膨張入口弁５１を介して、圧縮空間４への空気の供給及びその排出が制御される。膨張出口弁５０が、シリンダヘッドの別の膨張出口ポート５２を経て、２ポート２位置切換え弁として構成されている第７の電気的に操作可能な弁５７に接続されている。第７の電気的に操作可能な弁５７は、電気的に操作されると、膨張出口ポート５２を大気に接続するか、又は図５に示すように操作されない位置で、膨張出口ポート５２を大気に対して遮断する。膨張入口弁５１は、シリンダヘッドにある別の膨張入口ポート５３を経て、２ポート２位置切換え弁として構成される第８の電気的に操作可能な弁５８に接続されている。第８の電気的に操作可能な弁５８は、操作される位置で、膨張入口ポート５３を圧縮空気供給兼貯蔵装置１２に接続するか、又は図５に示す操作されない位置でこの接続を遮断する。第７及び第８の電気的に操作可能な弁５７，５８は、電気的操作のため電子制御装置１８に接続されている。
【００７５】  膨張出口弁５０及び膨張入口弁５１は更に機械的にクランク軸により制御され、しかも膨張出口弁５０及び膨張入口弁５１に機械的に作用する操作突き棒５４，５５によりカム軸５６を介して制御される。カム軸５６は、駆動軸１０３に相当する空気圧縮機１のクランク軸又は原動機１０１の出力軸に結合されている。
【００７６】  電子制御装置１８は、圧縮空気発生モードにおいて、第７及び第８の電気的に操作可能な弁５７，５８を操作させない。この場合空気圧縮機１は、圧縮入口弁１６及び圧縮出口弁１７の通常の機能のため、圧縮空気発生を行う。圧縮空気膨張モードにおいて、電子制御装置１８が第７及び第８の電気的に操作可能な弁５７，５８を永続的に操作する。これにより膨張出口弁５０及び膨張入口弁５１のカム軸制御が有効にされる。カム軸制御により、膨張入口弁５１が容積増大段階において即ちピストン３の下降運動の際開かれ、それにより圧縮空気が圧縮空気溜め１２から第８の電気的に操作可能な弁５８を経て圧縮空間４へ流入することができる。容積減少段階において即ちピストン３の上昇運動の際、膨張入口弁５１がカム軸制御により閉じられる。同時に膨張出口弁５０がカム軸制御により開かれるので、圧縮空間４内の空気がだい７の電気的に操作可能な弁５７を経て大気へ逃げることができる。この場合圧縮空気膨張モードにおいて、圧縮入口弁１６が圧縮空間４内にある正圧により自動的に閉じた状態に保たれる。圧縮出口弁１７は、圧縮空気溜め１２により出口ポート１４に存在する圧力によって閉じた状態に保たれる。
【００７７】  図５による実施例では、圧力制御装置が電子制御装置１８と第７及び第８の電気的に操作可能な弁５７，５８から形成される弁装置とを含んでいる。図６によれば、膨張出口弁５０だけが図５について述べたのと同じようにカム軸で制御される。制御は、図５による実施例におけるように第７の電気的に操作可能な弁５７を使用して行われる。
【００７８】  図６は、図５の実施例に類似する実施例を示しているので、相違点についてのみ以下に説明する。図６によれば、膨張出口弁５０のみが図５について述べたのと同じようにカム軸で制御される。制御は、第７の電気的に操作可能な弁５７を使用して、図５による実施例と同じように行われる。
【００７９】  図５とは異なり図６による実施例では、膨張入口弁５１及び圧縮出口弁１７は設けられていない。その代わりに図５に示されるポート１４，５３は、空気圧縮機１のシリンダヘッドにある共通な出口ポート１４にまとめられている。出口ポート１４は、２ポート２位置切換え弁として構成される第９の電気的に操作可能な弁６０を介して、圧縮空気供給兼貯蔵装置１２に接続されている。第９の電気的に操作可能な弁６０は、電子制御装置１８により電気的に操作可能である。操作の際第９の電気的に操作可能な弁６０は、出口ポート１４を圧縮空気供給兼貯蔵装置１２に接続する。図６に示すように操作されない場合、この接続が遮断される。
【００８０】  電子制御装置１８は、第７の電気的に操作可能な弁５７を、図５に関して述べたのと同じように制御する。膨張出口弁５０のカム軸制御も同じように行われる。図５とは異なる図６による実施例では、第９の電気的に操作可能な弁６０が、電子制御装置１８により、そこに設けられるプログラムに従って、圧縮空気システムの作動モードに応じて異なるように操作される。圧縮空気発生モードでは、電子制御装置１８が、センサ２２を介して検出されるクランク軸位置に関係して、第９の電気的に操作可能な弁６０を操作して、容積減少段階においてこの容積減少段階の終わりに初めて、例えば上死点へ達する前の３５〜４５°のクランク軸角で、第９の電気的に操作可能な弁６０が操作される。これにより正圧に達する際に初めて、圧縮空間４が圧縮空気溜め１２に接続されるのを保証される。電子制御装置１８へ、圧縮空気溜め１２に現在存在する圧力についての情報が更に供給されると有利である。情報は、データバス１９を介して、又は圧縮空気溜め１２又は圧縮空気供給兼貯蔵装置の他の部分に接続されている別の圧力センサを介して、電子制御装置１８へ供給することができる。第９の電気的に操作可能な弁６０の操作の開始、及び電子制御装置１８による操作の期間が、圧縮空気溜め１２の現在の圧力に関係して規定されると有利である。このため電子制御装置１８に、適当な特性曲線又はデータを記録しておくことができる。
【００８１】  圧縮空気膨張段階において電子制御装置１８が、同様にクランク軸角に関係して、しかも容積増大段階が始まる時に、第９の電気的に操作可能な弁６０を操作する。例えば電子制御装置１８が、既に上死点への到達と共に、第９の電気的に操作可能な弁６０を投入し、例えば上死点後１５〜３０°のクランク軸角で第９の電気的に操作可能な弁６０を遮断する。
【００８２】  図６による実施例における圧力制御装置は、電子制御装置１８と第７及び第９の電気的に操作可能な弁５７，６０から形成される弁装置とを含んでいる。
【００８３】  図７は、部品の費用に関して更に最適な本発明の実施例を示す。この場合空気圧縮機１は、図５による実施例においてシリンダヘッドに示されるすべての弁を除かれ、即ち圧縮入口弁１６、圧縮出口弁１７、膨張出口弁５０及び膨張入口弁５１を除かれている。その代わりに入口ポート１３が、２ポート２位置切換え弁として構成される第１０の電気的に操作可能な弁７１を介して、大気に接続可能である。出口ポート１４は、図６により既に説明した第９の電気的に操作可能な弁６０を介して、圧縮空気供給兼貯蔵装置１２に接続可能である。図７において、第９及び第１０の電気的に操作可能な弁６０，７１は、再び操作されない場合即ち遮断位置で示されている。電子制御装置１８による第９及び第１０の電気的に操作可能な弁６０，７１の電気的操作の際、これらの弁が通過位置へ切換えられる。
【００８４】  電子制御装置１８は、圧縮空気発生モード及び圧縮空気膨張モードにおいて、第９の電気的に操作可能な弁６０を、図９に関して説明したのと同じように制御する。第１０の電気的に操作可能な弁７１は、圧縮空気発生モードにおいて電子制御装置１８により、クランク軸角に関係して制御されて、圧縮空間４に負圧が存在する場合大気への接続が行われるようにする。有利な構成では、第１０の電気的に操作可能な弁７１は、全容積増大段階の期間、即ち上死点から下死点まで開かれる。圧縮空気膨張モードにおいて、有利な実施例では、第１０の電気的に操作可能な弁７１が、電子制御装置１８により全容積減少段階の期間、即ち上死点から下死点まで、連続して開かれる。残りの時間に第１０の電気的に操作可能な弁７１が操作されず、従って大気への接続が遮断されている。
【００８５】  図７による実施例では、圧力制御装置が、電子制御装置１８と第９及び第１０の電気的に操作可能な弁７０，７１から形成される弁装置とを含んでいる。
【００８６】  図８は本発明の別の有利な実施例を示し、図７について前述した第９及び第１０の電気的に操作可能な弁６０，７１に関して、図７の実施例におけるのと同じ動作原理が実現されている。図７とは異なり、電気的に操作可能な弁は、シリンダヘッドへ直接統合されて圧電的に操作可能な２ポート２位置切換え弁として、第１１の電気的に操作可能な弁８１及び第１２の電気的に操作可能な弁８２の形に構成されている。第１１及び第１２の電気的に操作可能な弁８１，８２は、同様に操作の際とる開放位置及び閉鎖位置を持っている。操作の際第１１の電気的に操作可能な弁８１は、入口ポート１３を圧縮空間４に接続し、操作されない場合この接続を遮断する。操作の際第１２の電気的に操作可能な弁８２は、出口ポート１４を圧縮空間に接続し、操作されない場合この接続を遮断する。
【００８７】  図３による実施例における実施例における圧力制御装置は、電子制御装置１８と第１１及び第１２の電気的に操作可能な弁８１，８２から形成される弁装置とを含んでいる。
【００８８】  図８には、本発明の別の有利な展開が例として示されている。熱交換器８３が設けられている。この熱交換器８３は、例えばらせんとして構成可能な熱吸収素子８４を持っている。熱吸収素子８４は、原動機１０１又はこれに熱結合される部分に熱結合されている。熱交換器８３は、更に圧縮空気溜め１２に熱結合される第１の放熱素子８５、及び圧縮空気導管１５に熱結合される第２の放熱素子８６を持っている。１つの放熱素子８５又は８６を設けることも可能である。放熱素子８５，８６は、熱吸収素子８４のように構成することができる。熱吸収素子８４、第１の放熱素子８５及び第２の放熱素子８６は、適当な導管を介して接続されている。導管により熱伝達媒体例えば水が圧送される。このため導管の１つに例えば電動機で駆動されるポンプ８６が設けられている。ポンプ８６は、電子制御装置１８により電気的に制御することができる。この場合電子制御装置１８は、必要に応じてポンプ８６を投入又は遮断することができる。上述した熱交換器８３により、原動機１０１の排熱を、圧縮空気供給兼貯蔵装置１２内の圧縮空気の加熱に利用することができる。
【００８９】  図９は、前述した種々の弁の有利な制御時間を、空気圧縮機１のクランク軸角φに関係して示す。図９には、空気圧縮機１が圧縮作動即ち圧縮空気発生モードで作動せしめられる時、制御時間が示されている。これからわかるように、下死点ＵＴから上死点ＯＴへの角範囲（容積減少段階）において、圧縮空間４を圧縮空気供給兼貯蔵装置１２に接続する弁が、比較的短い時間部分９１の間のみ開かれる。上死点ＯＴへ達すると、弁が閉じられる。この期間に、圧縮された空気は、圧縮空間４から圧縮空気供給兼貯蔵装置１２へ流入することができる。これに反し上死点ＯＴで始まって下死点ＵＴまでの容積増大段階において、圧縮空間４を大気に接続する弁が、全容積増大段階にわたって延びる比較的長い期間９２の間開かれる。
【００９０】  図１０は、空気圧縮機の膨張作動即ち圧縮空気膨張モードにおける前述した弁の操作を示し、このモードにおいて空気圧縮機が同時に車両用駆動装置として役立つ。空気圧縮機１のクランク軸角φにわたる弁操作が再び示されている。これからわかるように、容積減少段階中に、下死点ＵＴから上死点ＯＴまで全容積減少段階にわたって延びる比較的長い期間９３の間、圧縮空間４を大気に接続する弁が開かれる。これに反し上死点ＯＴに達した後、圧縮空間４を圧縮空気供給兼貯蔵装置１２に接続する他の弁が開かれる。しかしこの弁は、比較的短い期間９４のみ開かれ、直ちに例えば上死点の約１５°後に再び閉じられる。
【００９１】  圧縮空気膨張モードにおいてクランクケース１０の圧縮空間４は内部空間５の急速な給気及び排気を保証するため、前述した弁を十分大きい断面積で構成すると有利である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【国際調査報告】
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