CN100400351C - 检测车辆电子压缩空气系统中压缩空气消耗回路故障的方法和装置 - Google Patents

Abstract

为了检测一汽车的压缩空气系统中的一空气消耗回路中的故障，在压缩空气消耗回路(26、28、30、32、34、36)中连续测量压力，并由一电子控制单元(84)评估，该控制单元将诸压缩空气消耗回路的压力值和/或所测得的负压力梯度与各个极限值(S)比较，如果该回路的压力值和/或负压力梯度满足一回路故障标准，则将有问题的空气消耗回路关闭。当压力的值和/或压力梯度在各自的极限值以下的时间等于或大于的动态压力变化或动态压力丧失的时间t_dyn(t≥t_dyn)时，满足回路故障标准。

Description

检测车辆电子压缩空气系统中压缩空气消耗回路故障的方法和装置

技术领域

本发明涉及一种检测汽车的压缩空气系统中的空气消耗回路中的故障的方法和一种检测压缩空气系统中的空气消耗回路中的故障的装置。

背景技术

现有多回路保护阀，这些阀门可将能量源分配到数个互相独立的消耗回路，即使回路发生故障、如管道破裂时，仍能在完好的回路中保持最低的压力。当损失的空气量大于压缩机所能补充的量时，发现脚制动回路中的压力会下降，直到达到关闭阀门的压力时为止。故障回路中的压力继续下降，而在完好的回路中压力仍能保持关闭压力值。虽然故障回路中的压力在继续下降，但可用压缩机对仍然完好的回路进行再充气，直到达到故障回路的打开压力值时为止。这样就建立了一个动态平衡，其中虽然空气在故障处同时有所损失，但所输送的压缩空气可供应仍完好的回路(以及二级消耗回路)。在短时间消耗压缩空气的过程中，如在紧急制动的情况下，会发生瞬时动态压力丧失，该压力丧失并不与单个消耗回路的储存压力相对应。这种行为在没有压缩空气存储容器的回路中比具有压缩空气存储容器的回路更明显。现有已知的多回路保护阀的一个缺点在于，当有问题的回路出现低压力水平时，它们就会对这样的动态压力丧失作出反应并关闭有问题的回路。因此，这样的瞬时动态压力丧失会导致在低压力水平下过早关闭回路，即使在(压力丧失)事件结束时相应的压力仍高于关闭压力。

发明内容

因此本发明的目的是提供一种方法和上述类型的装置，从而避免因相应短暂的动态压力丧失而过早将压缩空气消耗回路关闭。

为实现这一目标，本发明提供一种检测汽车的压缩空气系统中的空气消耗回路中的故障的方法，其中连续测量诸压缩空气消耗回路中的包括压力、空气流量、空气质量、能量的状态变量的实际值，并在一电子控制单元中进行评估，其特征在于，包括以下步骤：将诸压缩空气消耗回路的状态变量的值和/或状态变量的负梯度与各自的极限值比较；以及当状态变量的值和/或状态变量的负梯度满足回路故障标准时，关闭该相应有问题的压缩空气消耗回路。

为了实施该方法，本发明还提供一种检测压缩空气系统中的空气消耗回路中的故障的装置，该压缩空气系统具有一设有一压缩机的压缩空气供应部分和一设有多个压缩空气消耗回路的消耗部分，这些压缩空气消耗回路经由诸电动阀得到压缩空气的供应，其中诸压缩空气消耗回路中的压力由诸传感器检测，这些传感器的电信号则由一控制诸电动阀的电子控制单元评估，其特征在于，压缩空气消耗回路中的电动阀是打开的，以及，为了检测一压缩空气消耗回路中的故障，控制单元将测得的一包括压力、空气流量、空气质量、能量的状态变量值和/或一状态变量的负梯度与各自的一极限值相比较并将一压缩空气回路确定为有缺陷或有故障，并且如果该回路的压力值与压力梯度满足回路故障标准，则将与该压缩空气消耗回路相关联的阀门切换到关闭位置，从而关闭该有问题的回路。

本发明需想测量各个压缩空气消耗回路的一状态变量(压力、空气流速、空气质量、能量)，并检查所测得的状态变量值，或者可能的话，在一预定时间内的状态变量的负梯度是否满足判断回路故障的标准。只有在满足了这个回路故障标准时才能将有问题的压缩空气消耗回路关闭。根据所发明的方法，即可避免因相应的短暂的动态压力丧失，例如紧急制动时，而过早关闭压缩空气消耗回路。因此，改进对于因空气消耗而压力水平较低的压缩空气消耗回路的能量供应可提高车辆的安全性能。所发明的设计保证压力水平较低的压缩空气消耗回路将获得较长时间的压缩空气供应。

附图说明

下面将在附图所示的一个实例的基础上对本发明进行更加详细的说明，在这些附图中示出了一个实际的例子，其中：

图1示出了所发明的装置的结构框图；

图2示出了说明在一压缩空气消耗回路发生故障时与所述回路在限定的时间内对压缩空气连续消耗时之间的压力变化的图表。

具体实施方式

在附图中，压力流体管用实线来表示，电路线用虚线来表示。

图中示出了一具有压缩空气供应部分4和消耗部分6的压缩空气系统2。压缩空气供应部分4包括一压缩机7、一压缩机控制装置8和一空气干燥部分10。

消耗部分6上配置有压缩空气分配管14、多个具有恢复弹簧的电动阀16、18、20、22、24(较佳地为电磁阀)以及多个压缩空气消耗回路26、28、30、32、34、36、38，这些消耗回路经电磁阀供应压缩空气。

一压缩空气供应管40从压缩机7通过一过滤器42、一空气干燥器44和一止回阀46而通到分配管14，从分配管14有通向诸电磁阀的诸支管48、50、52、54、56。压缩空气管58、60、62、64、66经由诸电磁阀通向消耗回路。管子62设有分支管62’和62”，它们通向回路30和32，在管子62”中置有止回阀68。在供应管52中置有一限压器70。通向电磁阀22的管子54在限压器70的下游形成分支。管子64设有分支成管子64’和64”，它们通向回路34和36。

压力传感器72、74、76、78、80、82监测诸压缩空气消耗回路和分配管14中的压力，并将各个压力作为压力信号传给直接控制单元控制诸电磁阀的电子控制单元84。

压缩空气消耗回路26、28可为例如脚制动回路。压缩空气消耗回路30可为挂车制动回路，在该情况中，通常两根管子：一根供应管和一根通向挂车的制动管。压缩空气消耗回路32可为带有弹簧式储能器的手制动回路。压缩空气消耗回路34和36可为二级消耗回路，比如驾驶室悬架、门控制器等，换句话说，即所有与制动回路无关的组件。压缩空气消耗回路38可为高压回路。

脚制动回路26、28设置有符合欧洲标准(EU Directive)98/12的压缩空气储存容器90、92。

本发明的装置或压缩空气系统可省去回路30、32、34、36以及高压回路38中的压缩空气存储容器。例如，只要脚制动回路26和28的制动功能或制动动作不被削弱，即由可允许由脚制动回路(回路26和28)向其它消耗装置进行供气。

通过一管子40’，压缩机7由压缩机控制器8机械(气动)控制。压缩机控制器8包括一额定宽度较小的电磁阀94，该电磁阀可由电子控制单元84切换。如图所示的那样，在断电的常态下它是打开的，此时，从而压缩机7启动。如要关闭压缩机7，例如当所有的压缩空气消耗回路中都充满压缩空气时，控制单元84便切换电磁阀94的位置，使可压力开动的压缩机通过管子40’而关闭。如果将电磁阀94切换到断电状态，例如当压缩空气消耗回路需要压缩空气时，再次将电磁阀94再次切换到图中所示的正常状态，此时，管子40’打开，压缩机7重新启动。

空气干燥部分10包括一具有较小额定宽度的电磁阀100，该电磁阀的进口102与分配管14连通，其出口104与有气动切换的截流阀106连接，该截流阀门与压缩机7的供应管40连通并作为空气干燥器的排气孔。

当将电磁阀100切换到连通状态时，压缩机7不再向压缩空气消耗回路中送充，而是通过阀门106向大气排气。同时，干燥空气则由从分配管14(与脚制动回路的存储容器90、92连接)经电磁阀100、节流阀108和止回阀110流过空气干燥器44，使其干燥剂再生，然后空气再经过滤器42和阀门106排入大气。

标号112表示一过压阀。

电磁阀16、18、20、22、24由控制单元84控制，压缩空气消耗回路26到34的电磁阀16到22处于断电正常状态下打开，而高压回路的电磁阀24处于在断电正常状态下的关闭。也可使用诸导向控制电磁阀。回路中的压力由压力传感器72、74、76、78、80直接在电磁阀处监测。

依靠本发明的设计方案，可以不在消耗回路中使用压力存储容器(除脚制动回路以外)。

如果一个压缩空气消耗回路、例如回路30(挂车制动回路)中的压力将下降，那么脚制动回路26和28也会供应压缩空气，限压器70会将压缩空气消耗回路30到36中的压力调整到比脚制动回路中的压力(例如10.5bar)要更低的水平，例如8.5bar。高压回路38此时关闭，不与其他回路连通。高压回路中的压力通常高于其它的压缩空气消耗回路，例如为12.5bar。

在因空气消耗而压力水平较低的压缩空气消耗回路中，或在使用常用的多回路保护阀的情况下，如果因诸如在制动过程中的操作的原因而发生极短时间内的动态压力丧失，例如紧急刹车时，仍存在即使不存在因管道破裂等类似情况也会将有问题的压缩空气消耗回路立即关闭危险。为了防止这一情况的出现，本发明提出由电子控制单元84来测量各个压缩空气消耗回路中的压力并/或确定其负压力梯度，并将它们与一分别预设的下限值S进行比较(见图2)。压力的极限值与在各个压缩空气消耗回路中所要调节的压力相对应。如果压力下降到这个极限值以下，并且/或者如负压力梯度降低到一相应的极限值以下，这表示因破裂、破损等原因，已在有问题的压缩空气消耗回路中发生了故障。为了确定这个结论是否正确，进行一试验来确定是否满足回路故障的标准。为此作一预定时间t内的压力测试(见图2)。当压力值和/或压力梯度在等于或大于动态压力变化或动态压力丧失的时间t_dyn的时间t内(t≥t_dyn)低于各个极限值，则回路故障标准得到满足。因此，只有当结果低于极限值S的持续时间t≥t_dyn时才可最终确定有问题的压缩空气消耗回路存在故障，t_dyn为一动态压力丧失从开始到结束的时间。然后，有问题的压缩空气消耗回路即被关闭。因此，由于操作原因而引起的动态事件得到了补偿而不是将有问题的压缩空气消耗回路不利地被过早关闭，就如原本的情况那样。时间t_dyn驻留在控制单元84的程序中，或者实时测量。t_dyn的典型时间的例子是1秒。

通过曲线76A，图2所示的图表示出了例如压缩空气消耗回路30在回路发生故障时的压力变化。压力在瞬时点t₁处下降到极限值S以下，且经过了时间t≥t₂-t₁≥t_dyn后在瞬时点t₂处仍然低于此值。此时，电子控制单元84已检测到压缩空气消耗回路30发生故障，既然回路故障标准已经满足，则通过电磁阀20即将该回路关闭。

图2中的曲线76B显示在限定时间内数个连续的压缩空气消耗动态过程中的压力变化。在图2所示的例子中，在第五次动态压缩空气消耗中，直到瞬时点t₃为止，压力并没有下降到极限值S以下。在瞬时点t4处，压力再次回升到极限值以上，此时，动态压缩空气消耗结束。由于时间t＝t₄-t₃＜t_dyn，有问题的回路并未被关闭，因为回路故障标准并没有得到满足。只有在随后的动态压缩空气消耗过程中，即从瞬时点t₅开始，当时间t≥t₆-t₅≥t_dyn时压力又下降到极限值以下。在此情况下，满足了回路故障标准，有问题的回路即被关闭。

除了压力，还有可能监测其它的状态变量，例如压缩空气消耗回路中的空气流量、空气质量和能量等。

Claims (7)

1.一种检测汽车的压缩空气系统中的空气消耗回路中的故障的方法，其中连续测量诸压缩空气消耗回路中的包括压力、空气流量、空气质量、能量的状态变量的实际值，并在一电子控制单元中进行评估，其特征在于，包括以下步骤：

将诸压缩空气消耗回路的状态变量的值和/或状态变量的负梯度与各自的极限值比较；以及

当状态变量的值和/或状态变量的负梯度满足回路故障标准时，关闭该相应有问题的压缩空气消耗回路。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，当状态变量的值和/或梯度在各自的极限值以下的时间等于或大于状态变量的动态变化或状态变量的动态丧失的时间时，满足回路故障标准。

3.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，状态变量的极限值与在各个压缩空气消耗回路中所要调节的状态变量相对应。

4.一种检测压缩空气系统中的空气消耗回路中的故障的装置，该压缩空气系统具有一设有一压缩机的压缩空气供应部分和一设有多个压缩空气消耗回路的消耗部分，这些压缩空气消耗回路经由诸电动阀得到压缩空气的供应，其中诸压缩空气消耗回路中的压力由诸传感器检测，这些传感器的电信号则由一控制诸电动阀的电子控制单元评估，其特征在于，压缩空气消耗回路(26、28、30、32、34、36)中的电动阀(16、18、20、22)是打开的，以及，为了检测一压缩空气消耗回路中的故障，控制单元(84)将测得的一包括压力、空气流量、空气质量、能量的状态变量值和/或一状态变量的负梯度与各自的一极限值相比较并将一压缩空气回路确定为有缺陷或有故障，并且如果该回路的压力值与压力梯度满足回路故障标准，则将与该压缩空气消耗回路相关联的阀门切换到关闭位置，从而关闭该有问题的回路。

5.如权利要求4所述的装置，其特征在于，当所检得的状态变量的值和/或梯度在各自的极限值以下的时间等于或大于状态变量的动态变化或状态变量的动态丧失的时间时，满足回路故障标准。

6.如权利要求4所述的装置，其特征在于，状态变量的极限值与各个压缩空气消耗回路中所要调节的状态变量值相对应。

7.如权利要求4所述的装置，其特征在于，诸电动阀为电磁阀。

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