CN107848520B - 模块化空气供应控制系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种控制压缩空气贮存器的空气量和含水量的系统和方法，其中，接口(20)设置在空气干燥装置的主体单元(1)处并且适于为基于阀的压力控制和再生模块(4)、气动压力控制和再生模块(8)以及电子控制的压力控制和再生模块(10)中的至少两个提供连接。至少一个压力信号经由输入端口输入，其中，在所述至少一个压力信号用于控制所述空气干燥装置之前，所述至少一个压力信号经由输入端口被接收。

Description

模块化空气供应控制系统

技术领域

本发明涉及一种用于控制诸如卡车、货车或公共汽车等车辆的空气供应控制系统的压缩空气贮存器的空气量和含水量的空气干燥方法和系统。

背景技术

用于车辆的压缩空气系统通常包括多个具有不同功能的部件。这些部件包括清洁和干燥空气的部件以及将压缩空气分配到不同的功能(例如制动、变速箱控制、悬架和开门器)的部件。压缩空气系统还包括一个压缩机和用于压缩空气的一个或两个以上贮存器。

在来自空气压缩机的空气到达空气压力系统和空气压力罐的其余部分之前，它是在空气干燥器中干燥的，所述空气干燥器可以是干燥剂型的空气干燥器。空气干燥器的干燥剂经常通过干燥空气再生，以维持空气干燥器的良好性能。此外，监测贮存器或储罐中的空气压力，当达到设定下限时，压缩机开始加载储气罐。当储罐的空气压力达到设定上限时，卸载阀将打开并且使空气压力释放到大气。

通过在道路上监测从压缩机穿过空气干燥器的空气输送并通过持续地计算再生的需求，可以优化空气干燥器过程。

此外，通过测量环境温度和系统压力，空气干燥过程可以适应于任何应用和车辆操作。根据驱动条件，系统可以对何时进行再生过程做出选择。

根据不同的车辆类型和尺寸、不同国家的规定、车主和驾驶员的要求、不同的气候条件等，空气供应系统可以具有不同的部分和功能。目前，车辆的气动制动系统中产生的压缩空气的管理可以通过气动、半电子或全电子空气处理单元来实现。特定的操作类型被开发和优化到某些车辆类型和布局。然而，一个处理单元只能支持一种类型的压缩机控制布局。

更具体地说，气动或半电子致动空气控制设定为一定的操作方法，在不将整个空气处理单元改变为实现各种节能功能的全电子控制的空气管理的情况下，在整个车辆的使用寿命期间则不能升级。另外，在不改变完整的空气处理单元的情况下，压缩机控制的方法不能被改进或修改。因此，燃料效率不能通过压缩机控制来提高。

因此，需要一个更容易适应于不同的车辆并且减少对不同的变型的需求的更灵活的空气供应系统。

发明内容

因此，本发明的目的是提供一种空气干燥系统和方法，借助于所述空气干燥系统和方法可以实现更灵活和更易于适应的空气供应系统。

所述目的通过根据本申请的空气干燥装置、根据本申请的压力控制和再生模块、根据本申请的空气干燥系统、根据本申请的构造套件、根据本申请的方法以及根据本申请的计算机程序载体来解决。

因此，通过简单地改变空气控制或干燥系统的模块可以提高节能，并且可以在一个基础平台上实施不同的控制类型。同时，通过改变一个模块可以实现改进的压缩机控制。通过提供主体单元和多用途接口，基于阀的压力控制和再生模块、气动压力控制和再生模块以及电子控制的压力控制和再生模块中的至少两个可以互换地安装到空气干燥装置上。由此，可以提供一种空气处理系统的模块化构造套件，其可以被准备成替代性地装配到可以具有用于再生控制的时间切换解决方案的传统的空气处理单元(APU：Air ProcessingUnit)、半电子APU以及诸如包括可以安装在APU外壳上的一个电子单元的(全)电子空气控制系统的更复杂的空气处理单元中的至少两个。这提供了使一个部件平台服务于至少两个功能级别以满足不同的技术或市场需求的优点。

经由输入端口输入至少一个压力信号并且在至少一个压力信号用于控制空气干燥装置之前经由输入端口接收至少一个压力信号的附加措施提供了以下优点：可以始终将低至零的全范围压力传送给车辆的仪表板电子控制单元(ECU：Electronic ControlUnit)。否则，由于保护阀(例如，多回路保护阀(MCPV：Multi-Circuit Protection Valve))关闭，从压力传感器(例如双压力传感器(DPS：Double Pressure Sensor))到ECU的内部连接在一定压力以下将被阻断。然而，输出端口和输入端口可以用于提供旁路连接，使得所提出的空气干燥系统可以从溢流阀后读取压力值，并且可以始终将其转发到它的ECU(例如，通过外部电缆或其它有线或无线连接)。然后，压力值可以经由数据总线通信(例如CAN总线等等)从ECU直接发送到仪表板。

可选地，可以提供用于输出至少一个压力信号的附加的输出端口，其中，空气干燥装置可适于经由输出端口发出所述至少一个压力信号，并且在所述至少一个压力信号用于控制空气干燥装置之前，经由输入端口接收所述至少一个压力信号。

例如，用于灵活地连接不同的压力控制和再生模块的所提出的接口可以设置在空气干燥装置的空气干燥单元处或空气干燥装置的保护阀处。

可选地，可以提供外部接线(例如电缆)，用于将所述至少一个压力信号从输出端口传输到输入端口。

作为一个附加的选项，可以增加一个内置压力传感器，用于在到仪表板ECU的总线连接断开或阻断的情况下为压力控制提供备用压力信号。

作为另一个备用选项，可以提供用于感测气流和温度中的至少一个的传感器，其中，空气干燥装置可适于：在所述至少一个压力信号不可用的情况下，使用传感器的输出信号基于效率来估计系统压力。

作为另一个选项，压力控制和再生模块可以包括电子控制的压力控制和再生模块，所述电子控制的压力控制和再生模块具有内置ECU、用于到空气干燥器筒的气流回流的出口、到空气发生器控制单元的出口以及至少一个电缆输入部，所述至少一个电缆输入部用于接收来自制动系统的、指示至少一个制动回路的压力水平的电信号，其中，ECU适于控制气流回流系统和空气发生器控制单元的至少一个控制阀的状态。在一个特定的示例中，具有内置ECU的电子控制的压力控制和再生模块可以包括至少一个压力传感器，所述至少一个压力传感器适于经由管连接部从外部回路(例如，驻车制动回路)接收外部气动信号并将所述外部气动信号传输到车辆总线系统。

作为又一个选项，压力控制和再生模块可以包括气动压力控制和再生模块，所述气动压力控制和再生模块：具有用于到空气干燥器筒的气流回流的出口，其中，用于控制气流回流的控制阀的状态可以由气动再生开关控制；以及具有到压缩机控制单元的出口，其中，所述压缩机控制单元的控制阀的状态可以由气动压力控制和再生模块控制。

值得注意的是，压力控制和再生模块可以基于具有分立硬件部件的分立硬件电路、集成芯片或芯片模块的布置来实施，或者基于由存储在存储器中、写在计算机可读介质上或从诸如因特网的网络下载的软件例程或程序控制的单个处理装置或芯片来实施。

此外，应当理解的是，根据本申请的装置、根据本申请的模块、根据本申请的系统、根据本申请的构造套件、根据本申请的方法和根据本申请的计算机程序可以具有类似的和/或相同的优选实施例。

应当进一步理解，本发明的优选实施例也可以是以上实施例与相应的其他方面的任意组合。

附图说明

现在将基于参照附图的实施例描述本发明，其中：

图1示出了根据第一实施例的空气干燥系统的第一模块化选项和第二模块化选项的示意性侧视图；

图2示出了根据第一实施例的空气干燥系统的第三模块化选项的示意性侧视图；

图3示出了根据第二实施例的具有平台部件接口的模块化空气干燥系统的示意图；

图4示出了根据各种实施例的用于平台部件的电气接口、气动接口和数据接口的栏式表示；

图5示出了根据第三实施例的具有电缆旁路连接的空气干燥系统的示意性框图；

图6示出了根据第四实施例的具有电缆旁路连接的空气干燥系统的示意性框图；

图7示出了根据第五实施例的具有电缆旁路连接的空气干燥系统的示意性框图；

图8示出了根据第六实施例的具有电缆旁路连接的空气干燥系统的示意性框图；

图9示出了根据第七实施例的具有电缆旁路连接的空气干燥系统的示意性框图；以及

图10示出了根据第八实施例的没有电缆旁路连接的空气干燥系统的示意性框图。

具体实施方式

在下面，将根据具有模块化框架的空气供应系统来描述本发明的优选实施例。

图1示出了根据第一实施例的模块化空气干燥系统的第一模块化选项的示意性框图，其包括空气干燥器主体或主体单元1、空气干燥器筒(空气干燥元件或空气干燥单元)2、用于分配空气并防止压力损失的分配和保护阀单元3以及用于控制空气供应系统的压力和再生的电磁阀控制的压力控制和再生模块(其可以是双螺线管等等)4。空气干燥器单元2适于进行空气处理和干燥，并且可以固定到主体单元1。分配和保护阀3也可以固定到主体单元1，但也可以布置在远程位置处。

另外，提供了压力传感器信号电缆5，用于向车辆的用户和/或控制接口(例如仪表板)发送感测到的压力。

此外，其中实施有空气干燥系统的空气供应系统包括压缩机、通常为蓄集器形式的一个或两个以上贮存器以及不同的空气或压力消耗装置，例如制动器、转向装置和悬架。

主体单元1可以包括至少一个止回阀、至少一个卸载阀、至少一个空气进口、至少一个空气出口和排气口。此外，主体单元1可以具有用于接收上述阀以及可能的可选阀和其它可选设备的多个凹部(未示出)。主体单元1还可以具有多个用于压缩空气的通道以及多个用于控制阀和可能的其它设备的通道。可选的另外的阀可以包括安全阀、另外的止回阀、涡轮保护阀和储存阀。可选设备可以是消音器和/或加热器。安全阀可以用于保护模块化空气系统免受高空气压力的影响，并且将只在故障模式下运行。主体单元1的止回阀可以用于防止空气在卸载状态期间从系统储罐流到大气中。

卸载阀可以用于在卸载状态期间使进气口放气至大气压力，并且从空气干燥单元2排出水、油、湿气等。

分配和保护阀单元3可以包括多回路保护阀(MCPV)，所述多回路保护阀用于将压缩空气系统分成至少两个回路以及在故障情况下保护回路免于压力下降。压力限制器可以用于最大化拖车/停车回路的压力。作为又一个选项，系统可以例如在负传动系统扭矩期间使用车辆的动能，并且使空气的再生量适于已经被压缩的空气。

提供了空气干燥系统或压缩空气处理系统，用于管理压缩空气贮存器中的空气量和含水量。在第一模块化选项中，提供了到压缩空气发生器(压缩机)的控制出口(图1中未示出)并且由压力控制和再生模块4的至少一个螺线管或电磁阀操作。由于系统的模块化布置，电磁阀控制的压力控制和再生模块4可以被气动压力控制和再生模块(第二模块化选项)或被具有内置ECU 9的电子控制的压力控制和再生模块10(第三模块化选项)代替，如稍后结合图2所述。

图1的布置也适用于第二模块化选项，在第二模块化选项中，电磁阀控制的压力控制和再生模块4被气动压力控制和再生模块代替，所述气动压力控制和再生模块具有到空气干燥单元2的气流回流的出口，并且其中，到压缩机控制的出口处的阀的状态可以由气动再生开关限定。因此，控制阀的状态由气动压力控制和再生模块限定。

图2示出了根据第一实施例的第三模块化选项的空气干燥系统的示意性侧视图。

在第三模块化选项中，电磁阀控制的压力控制和再生模块4被具有内置电子控制单元(ECU)9的电子控制的压力控制和再生模块10代替，所述电子控制的压力控制和再生模块10具有用于到空气干燥单元2的气流回流的出口。现在，到压缩机控制的出口处的阀的状态由具有匹配软件的内置ECU 9限定。此外，还提供了用于空气发生器控制的出口11，其中，用于空气发生器控制的相应的控制阀的状态也可以由具有匹配软件的内置ECU 9限定。来自制动系统的、指示至少一个制动回路的压力水平的至少一个模拟电信号可通过至少一个电缆7连接到电子控制的压力控制和再生模块10。

作为一个附加的选项，可以提供至少一个压力传感器，其可以经由管连接部12接收来自驻车制动回路等的外部气动信号并且可以将所述外部气动信号传输到车辆CAN总线系统6。

图3示出了根据第二实施例的具有平台部件接口的模块化空气干燥系统的示意图。

从图3的主体单元1的更详细的形状可以得出，提供了用于空气干燥系统的空气处理单元(APU)的平台部件接口20，其适于允许将结合第一实施例描述的不同模块匹配固定或安装到主体单元1上。如图3的相应的方块所示，气动控制单元8(其对应于上述气动压力控制和再生模块)、用于半电子APU的螺线管单元4(其对应于上述电磁阀控制的压力控制和再生模块4)以及用于电子空气控制(EAC：Electronic Air Control)系统的基于ECU的控制单元10(其对应于上述电子控制的压力控制和再生模块)可以经由平台部件接口20选择性地安装到主体单元1，以提供灵活的模块化空气干燥系统。

图4示出了根据各种实施例的用于三种不同平台部件的电气接口、气动接口和数据接口的栏式表示。

压缩空气从压缩机30输送到APU的平台部件50。压力水平由选定的压力控制和再生模块控制。

在左边栏中，选择具有压力调节器和调节器开关的气动压力控制和再生模块8进行控制，其中，卸载阀和再生单元处的系统压力由平台部件50向气动压力控制和再生模块8发出信号。作为响应，气动压力控制和再生模块8在相应的控制出口处将控制信号输出到卸载阀和再生单元。

在中间栏中，选择用于半电子APU的电磁阀压力控制和再生模块4(或螺线管单元)进行控制，其中，不同的电子信号施加到电磁阀压力控制和再生模块4，以便控制电磁阀的螺线管。类似于左边栏的模块化选项，卸载阀和再生单元处的系统压力由平台部件50向电磁阀压力控制和再生模块4发出信号。作为响应，电磁阀压力控制和再生模块4在相应的控制出口处将控制信号输出到卸载阀和再生单元。

最后，在右边栏中，选择用于EAC产品的电子控制的压力控制和再生模块10(或基于ECU的控制单元)进行控制，其中，电子控制的压力控制和再生模块10经由相应的CAN/LIN接口连接到车辆的CAN总线系统6。除了左边栏和中间栏的模块化选项之外——其中，在卸载阀和再生单元处的系统压力由平台部件50发出信号，并且相应的控制信号在相应的控制出口处返回到卸载阀和再生单元，附加的电气控制和电源信号可以提供给平台部件50以增强控制。

在下面，参照图5至10描述了不同的实施例，在不同的实施例中，ECU控制适配器10安装在空气干燥单元(AD：Air Drying)2处或ECU控制单元安装在双压力传感器(DPS)处以获得增强的DPS单元36，所述增强的DPS单元36设置在多回路保护阀(MCPV)3处。DPS也可以由两个单独的压力传感器(PS：Pressure Sensor)来实施。

在图5至9的实施例中，外部接线或电缆5用于将来自双压力传感器(DPS)32的气动压力传感器信号发送到或旁路到相应的ECU或者将来自ECU的螺线管的电气控制信号发送到或旁路到螺线管。从而，如上面所解释的，测量的回路压力可以从保护阀后连接到仪表板。这个旁路连接使空气处理系统能够从溢流阀后读取压力到它的ECU(通过外部电缆)。因此，所述压力值可以经由CAN数据总线通信从ECU直接发送到仪表板。另一方面，如果ECU直接位于压力传感器处，则旁路连接可以用于将所需的控制信号从ECU转发到螺线管。

图5示出了根据第三实施例的具有电缆旁路连接的空气干燥系统的示意性框图。在这里，来自DPS 32的压力值经由外部接线或电缆5直接发送到螺线管处的ECU控制适配器10。

图6示出了根据第四实施例的具有电缆旁路连接的空气干燥系统的示意性框图。类似于第三实施例，来自DPS 32的压力值经由外部接线或电缆5直接发送到螺线管处的ECU控制适配器10。然而，在第四实施例中，具有DPS 32的MCPV 3布置在远程位置处而不是布置在空气干燥单元2处。

图7示出了根据第五实施例的具有电缆旁路连接的空气干燥系统的示意性框图。在这里，ECU控制单元直接位于增强的DPS单元36处并接收压力值。现在，外部接线或电缆5用于将来自ECU控制单元的控制信号转发到螺线管4。

图8示出了根据第六实施例的具有电缆旁路连接的空气干燥系统的示意性框图。类似于第五实施例，ECU控制单元的在增强的DPS单元36处的控制值经由外部接线或电缆5直接发送到螺线管4。然而，在第六实施例中，具有增强的DPS 36的MCPV 3布置在远程位置处而不是布置在空气干燥单元2处。

图9示出了根据第七实施例的具有电缆旁路连接的空气干燥系统的示意性框图。在这里，来自两个单独的PS 38的压力值经由外部接线或电缆5直接发送到螺线管处的ECU控制适配器10。

图10示出了根据第八实施例的没有电缆旁路连接的空气干燥系统的示意性框图。在这里，附加的压力传感器38直接设置在ECU-/螺线管块10处。因此，压力值控制信号的内部信号传递可以经由相应的输出端口和输入端口实现，使得不需要外部接线或电缆。但是，可以在DPS 32与车辆的仪表板之间设置接线以进行压力信号传递。

在上述基于ECU的实施例中，ECU 9的外部连接可能不可用，例如，由于CAN总线系统6上的错误。然后，作为第一选项，基于位于溢流阀前的单独的传感器可以启动基于来自溢流阀后的外部接收到的压力(具有全压力范围)的正常控制模式，该传感器只能看到低至溢流阀的关闭压力的压力。内置压力传感器因此可以向系统压力控制提供备用(气动)信号。作为第二选项，可以提供在仪表板/附加的备用传感器/压力开关与具有简单数字通信(串行；LIN；PWM等)或模拟连接的EAC之间的附加的信号电缆，所述附加的信号电缆可以将压力或压力阈值通信到EAC。基于这些值，可以控制系统压力。作为第三选项，可以使用通常用于调整和监测再生的附加的传感器(例如，空气流量计或温度传感器)。在压力信息丢失的情况下，所述附加的传感器可以用于基于再生效率估计丢失的系统压力。如此，在备用模式下，可以定期启动再生，并且基于再生效率估计系统压力。最后，第四选项可以是测量螺线管的电流，并且经由调速器电磁阀(GOV：Governor Magnet Valve)的短周期启动，基于电磁阀吸合时间来估计系统压力。GOV阀是提供压力以控制压缩机的电磁阀。然而，操作哪种电磁阀并不重要。如果在那里提供电流测量，则可以使用任何电磁阀，因为吸合时间受到电磁阀入口处的压力的影响。

总结，已经描述了一种控制压缩空气贮存器的空气量和含水量的系统和方法，其中，接口设置在空气干燥装置的主体单元处，并且适于为基于阀的压力控制和再生模块、气动压力控制和再生模块、电子控制的压力控制和再生模块中的至少两个提供连接。经由输入端口输入至少一个压力信号，其中，在使用至少一个压力信号控制空气干燥装置之前，所述至少一个压力信号经由输入端口被接收。

值得注意的是，本发明不限于上述优选实施例，并且可以在使用压力控制的车辆的任何空气供应系统中实施。

Claims (15)

1.一种用于控制车辆的压缩空气贮存器的空气量和含水量的空气干燥装置，所述空气干燥装置包括：

-主体单元(1)；

-空气干燥单元(2)；

-接口(20)，其适于为基于阀的压力控制和再生模块(4)、气动压力控制和再生模块(8)以及电子控制的压力控制和再生模块(10)中的至少两个提供连接，且适于使得基于阀的压力控制和再生模块、气动压力控制和再生模块以及电子控制的压力控制和再生模块中的至少两个能够互换地安装到空气干燥装置上；以及

-用于输入至少一个压力信号的输入端口；

-其中，所述空气干燥装置适于：在所述至少一个压力信号用于控制所述空气干燥装置之前，经由所述输入端口接收所述至少一个压力信号。

2.根据权利要求1所述的空气干燥装置，其中，所述空气干燥装置还包括用于输出所述至少一个压力信号的输出端口，所述空气干燥装置适于：经由所述输出端口发出所述至少一个压力信号，且在所述至少一个压力信号用于控制所述空气干燥装置之前，经由所述输入端口接收所述至少一个压力信号。

3.根据权利要求1或2所述的空气干燥装置，其中，所述接口(20)设置在所述空气干燥装置的所述空气干燥单元(2)处。

4.根据权利要求1或2所述的空气干燥装置，其中，所述接口(20)设置在所述空气干燥装置的保护阀(3)处。

5.根据权利要求2所述的空气干燥装置，其中，所述空气干燥装置还包括用于将所述至少一个压力信号从所述输出端口传递到所述输入端口的外部接线(5)。

6.根据权利要求1、2、5中任一项所述的空气干燥装置，其中，所述空气干燥装置还包括内置压力传感器(38)，所述内置压力传感器(38)用于提供用于压力控制的备用压力信号。

7.根据权利要求1、2、5中任一项所述的空气干燥装置，其中，所述空气干燥装置还包括用于感测气流和温度中的至少一个的传感器，其中，所述空气干燥装置适于：在所述至少一个压力信号不可用的情况下，使用所述传感器的输出信号基于效率来估计系统压力。

8.一种压力控制和再生模块(4、8、10)，其适于经由所述接口(20)连接到根据权利要求1至7中任一项所述的空气干燥装置。

9.根据权利要求8所述的压力控制和再生模块，其中，所述压力控制和再生模块包括电子控制的压力控制和再生模块(10)，所述电子控制的压力控制和再生模块(10)具有内置电子控制单元(9)、用于到空气干燥器筒(2)的气流回流的出口、到空气发生器控制单元的出口(11)以及至少一个电缆输入部，所述至少一个电缆输入部用于接收来自制动系统的、指示至少一个制动回路的压力水平的电信号，所述内置电子控制单元(9)适于控制气流回流系统和所述空气发生器控制单元的至少一个控制阀的状态。

10.根据权利要求8所述的压力控制和再生模块，其中，具有内置电子控制单元(9)的所述电子控制的压力控制和再生模块(10)包括至少一个压力传感器，所述至少一个压力传感器适于经由管连接部(12)从外部回路接收外部气动信号并将所述外部气动信号传输到车辆总线系统(6)。

11.根据权利要求8所述的压力控制和再生模块，其中，所述压力控制和再生模块包括所述气动压力控制和再生模块(8)，所述气动压力控制和再生模块(8)具有用于到所述空气干燥单元(2)的气流回流的出口并具有到压缩机控制单元的出口，其中，用于控制所述气流回流的控制阀的状态由气动再生开关控制，其中，所述压缩机控制单元的控制阀的状态由所述气动压力控制和再生模块(8)控制。

12.一种空气干燥系统，其包括根据权利要求1至7中任一项所述的空气干燥装置和根据权利要求8至11中任一项所述的压力控制和再生模块(4、8、10)。

13.一种用于空气干燥系统的构造套件，所述构造套件包括根据权利要求1至7中任一项所述的空气干燥装置以及基于阀的压力控制和再生模块(4)、气动压力控制和再生模块(8)和电子控制的压力控制和再生模块(10)中的至少两个。

14.一种控制根据权利要求12所述的空气干燥系统的方法，所述方法包括：

-使用所述空气干燥系统的接口(20)，所述接口(20)适于为基于阀的压力控制和再生模块(4)、气动压力控制和再生模块(8)以及电子控制的压力控制和再生模块(10)中的至少两个提供连接，且适于使得基于阀的压力控制和再生模块、气动压力控制和再生模块以及电子控制的压力控制和再生模块中的至少两个能够互换地安装到空气干燥装置上；

-经由输入端口输入至少一个压力信号；以及

-在所述至少一个压力信号用于控制所述空气干燥装置之前，经由所述输入端口接收所述至少一个压力信号。

15.一种计算机程序载体，包括存储器，所述存储器存储有用于当在计算机装置上运行时产生方法权利要求14的方法的步骤的计算机程序代码。

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