Insbesondere
Nutzfahrzeuge weisen eine Druckluftversorgungseinrichtung auf, um
verschiedene Verbraucherkreise, wie zum Beispiel eine Betriebsbremse,
eine Feststellbremse oder eine Luftfederung mit Druckluft zu versorgen.
Zu diesem Zweck weisen die Verbraucherkreise einen Druckluftvorratsspeicher
auf. Es ist bekannt, den Druck in den Verbraucherkreisen zu überwachen
und bei einem unerwarteten Druckabfall beispielsweise den entsprechenden
Verbraucherkreis abzuschalten und eine Warnmeldung an den Fahrer
zu geben. Eine Diagnose ist mit den bestehenden Systemen jedoch
häufig nicht
möglich.
Aus
der
DE 195 15 895
A1 ist eine Druckluftversorgungseinrichtung für Fahrzeugdruckluftanlagen
bekannt geworden. Dabei ist ein Luftkompressor vorgesehen, von dessen
Ausgang zur Versorgung der Druckluftanlage eine Förderleitung
zu einem Lufttrockner führt.
Die Förderleitung
ist ausgangsseitig des Lufttrockners in zu wenigstens zwei Verbraucherkreisen
führende
Leitungszweige verzweigt. Der Druck in den Verbraucherkreisen ist
durch Drucksensoren überwachbar.
Es ist außerdem eine
Steuerelektronik vorgesehen, an welche die Drucksensoren angeschlossen
sind. Die Verbraucherkreise sind durch ein von der programmierbaren
Steuerelektronik schaltbares, im jeweiligen Förderleitungszweig liegendes
Sperrglied von der Druckluftversorgung abtrennbar. Hierdurch ist
die Zufuhr von Druckluft in die Verbraucherkreise und die Entnahme
von Druckluft zur Überleitung
von einem Kreis in den anderen von der Steuerelektronik steuerbar.
Mit dieser Vorrichtung kann zwar ein Notbetrieb bei einer detektierten
Undichtheit eines Verbraucherkreises durchgeführt werden. Zur Lokalisierung
des Fehlers, zur Diagnose und zur Wartung der Druckluftversorgungseinrichtung
sind jedoch keine Angaben gemacht.
Aus
der
DE 198 01 665
C2 ist ein Verfahren zum Erkennen von Betriebsstörungen in
einer Druckluftanlage, die einen Kompressor und einen Gasspeicher
aufweist, insbesondere für
eine pneumatische Niveauregulierung eines Kraftfahrzeugs, bekannt
geworden. Ein Fehlersignal wird dadurch erzeugt, dass der Arbeitsdruck
des Kompressors als Ist-Druck erfasst und mit einem Soll-Druck verglichen
wird, der anhand eines vorgegebenen, nichtlinearen Solldruckverlaufs
bestimmt wird. Es ist ein Solldruckverlauf für einen förderfreien Ladevorgang des
Gasspeichers vorgegeben. Der Soll-Ist-Vergleich ist auf einen Zeitabschnitt
begrenzt, in welchem der Gasspeicher aufgeladen wird. Das Fehlersignal
aus der Differenz der Druckanstiege von Soll-Ist-Druck in diesem
Zeitabschnitt wird abgeleitet, wobei der Verlauf des Soll-Drucks
als Polynom zweiten Grades in Abhängigkeit der Zeit darstellbar
ist.
Aufgabe
der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren bereitzustellen,
mit dem eine Druckluftversorgungseinrichtung zuverlässiger überwacht werden
kann.
Gelöst wird
diese Aufgabe durch ein Verfahren der eingangs genannten Art, bei
dem der Vorratsdruck klassifiziert nach zumindest einer Startphase des
Fahrzeugs und einer Fahrbetriebsphase erfasst und ausgewertet wird.
Die Fahrbetriebsphase schließt
sich dabei an die Startphase an und endet mit dem Abstellen des
Fahrzeugs. Das Ende der Startphase kann unterschiedlich definiert
und vorgegeben werden. Beispielsweise kann die Startphase mit Erreichen
eines bestimmten Vorratsdrucks, bei Erreichen einer bestimmten Motortemperatur
oder nach Ablauf einer vorgegebenen Zeitspanne enden. Die Fahrbetriebsphase
kann weiterhin in unterschiedliche Abschnitte unterteilt werden,
beispielsweise in gebremsten und ungebremsten Fahrbetrieb. Insbesondere
kann diese Erfassung und Auswertung für jeden Verbraucherkreis separat
erfolgen. Anhand der so gewonnenen Daten kann für die unterschiedlichen Betriebsphasen
des Fahrzeugs die aktuelle Leistungsfähigkeit der Druckluftversorgungseinrichtung
ermittelt werden. Insbesondere kann überwacht werden, ob für jede Betriebsphase
des Fahrzeugs durch einen Luftpresser ausreichend Druckluft zur Verfügung gestellt
wird. Vorzugsweise kann durch diese Maßnahme erkannt werden, ob im
Fahrbetrieb bei einem Ausfall des Luftpressers noch ein ausreichender
Druck zur Verfügung
steht, um eine Bremsung des Fahrzeugs durchzuführen. Als Verbraucherkreise
kommen insbesondere Anhängerbremskreise,
Feststellbremskreise und Nebenverbraucherkreise in Frage, wobei
ein Nebenverbraucherkreis beispielsweise eine Luftfederung, eine
Motorbremse oder eine druckluftbetriebene Getriebesteuerung sein
kann.
Die
Sicherheit des Fahrzeugs kann weiterhin erhöht werden, wenn die Vorratsdrücke für die Verbraucherkreise
nicht nur erfasst werden, so lange die Zündung des Fahrzeugs eingeschaltet
ist, sondern dass der Vorratsdruck auch nach Abstellen des Fahrzeugs,
insbesondere nach Abschalten der Zündung, erfasst wird. Insbesondere
kann vorgesehen sein, dass während
einer Nachlaufphase des Luftpressers die Vorratsdrücke erfasst
werden. Diese Maßnahme ermöglicht es
zu ermitteln, ob bei einem Neustart des Fahrzeugs ein ausreichender
Luftdruck zum Betrieb der Verbraucherkreise zur Verfügung steht.
Bei
einer besonders bevorzugten Verfahrensvariante wird aus den erfassten
Drücken
auf die Verfügbarkeit
und/oder die Leistungsfähigkeit
einer Druckluftversorgung beschlossen. Dabei ist der in den Verbraucherkreisen
zur Verfügung
gestellte Vorratsdruck ein Maß für die Leistungsfähigkeit
der Druckluftversorgung. Die Verfügbarkeit der Druckluftversorgung
bezieht sich auf die Betriebsbereitschaft und Leistungsfähigkeit
eines Luftpressers für
die Erzeugung von Druckluft.
Bei
einer vorteilhaften Verfahrensvariante kann vorgesehen sein, dass
bei der Unterschreitung von vorgegebenen Schwellenwerten ein Diagnose- und/oder
Warnhinweis erfolgt. Als Schwellenwert kann dabei ein Druck oder
ein Parameter als Maß für die Leistungsfähigkeit
vorgegeben sein. Für
unterschiedliche Fahrbetriebsphasen und Verbraucherkreise können unterschiedliche
Schwellenwerte vorgegeben sein. Ein Diagnose- und/oder Warnhinweis kann den Fahrer
dazu veranlassen, eine Werkstatt aufzusuchen. Anhand des Diagnosehinweises
kann in der Werkstatt gezielt nach einem Fehler in der Druckluftversorgungseinrichtung
gesucht werden.
Bei
einer bevorzugten Weiterbildung des Verfahrens kann vorgesehen sein,
dass die Warn- und/oder Diagnosehinweise, insbesondere zusammen
mit weiteren für
die Hinweise relevanten Daten, gespeichert werden. Somit können Fehler,
die in der Druckluftversorgungseinrichtung aufgetreten sind, gespeichert
werden und später
in der Werkstatt abgerufen werden. Als weitere relevante Daten können beispielsweise
Zeit, Datum und Dauer des aufgetretenen Fehlers abgelegt werden.
Weiterhin kann gespeichert werden, in welchem Vorratskreis der Fehler aufgetreten
ist.
Bei
einer besonders bevorzugten Verfahrensvariante kann vorgesehen sein,
dass bei Unterschreiten von vorgegebenen Schwellenwerten Rückfallstrategien
bezüglich
der Zuweisung von Druckluft auf die Vorrats- und/oder Verbraucherkreise
eingeleitet werden. Diese Rückfallstrategien
können
sich abhängig
von der Fahrsituation unterscheiden. Zu diesem Zweck können weitere
Fahrzeugparameter erfasst und ausgewertet werden. Eine Rückfallstrategie kann
bedeuten, dass Druckluft von einem Vorrats- oder Verbraucherkreis
in einen anderen Vorrats- oder Verbraucherkreis übergeleitet wird. Derartige
Rückfallstrategien
bewirken, dass das Fahrzeug sicher zu einer Werkstatt gebracht werden
kann beziehungsweise sicher zum Stillstand gebracht werden kann.
Bei
einer bevorzugten Verfahrensvariante, die auch als eigenständige Erfindung
gesehen wird, wird der zeitliche Verlauf des Vorratsdrucks für mindestens
einen Verbraucherkreis erfasst und wird daraus mindestens ein Druckgradient
ermittelt. Durch die Erfassung und Auswertung von Druckgradienten kann
auf aktuell auftretende, unzulässige
Undichtheiten der Druckluftversorgungseinrichtung oder einzelner
Vorratskreise geschlossen werden. Aufgrund der Erfassung der Druckgradienten
ergeben sich weitergehende Diagnosemöglichkeiten und die Möglichkeit,
aktuelle Fehlermeldungen auszugeben.
Besonders
bevorzugt ist es, wenn Druckgradienten für den gebremsten und ungebremsten
Fahrzustand ermittelt und überwacht
werden. Durch diese Maßnahme
kann eine bessere Diagnose gestellt werden. Insbesondere können im
gebremsten und ungebremsten Fahrzustand unterschiedliche Druckgradienten
vorlie gen. Es muss daher getrennt bewertet werden, ob ein unzulässiger oder
ein zulässiger Druckgradient
vorliegt. Durch die Erfassung der Druckgradienten kann eine Langzeitanalyse
durchgeführt
werden. Insbesondere kann eine Langzeitanlagendichtheitsanalyse
zum Zwecke der Diagnose bei Kundenbeanstandungen, der Ausgabe von
Wartungshinweisen, für
die Diagnose, die Fehlersuche und hinsichtlich der Anlagen- beziehungsweise
Einzelkreisdichtheit erfolgen.
Vorteilhafterhafterweise
werden die Druckgradienten für
Abstellphasen des Fahrzeugs ermittelt. Durch diese Maßnahme kann überwacht
und überprüft werden,
ob während
einer Parkzeit des Fahrzeugs unzulässig Druckluft entwichen ist.
Ist dies der Fall, so kann eine Fehlermeldung ausgegeben werden.
Weiterhin
kann vorgesehen sein, dass die Auswertung der Druckgradienten für aktuell
auftretende unzulässige
Undichtheiten einzelner Vorratskreise in einem Zugfahrzeug durch
zeitlich begrenzte Abtrennung von der restlichen Druckluftversorgungseinrichtung,
insbesondere von dem Luftpresser, und/oder Prüfung der einzelnen Kreise erfolgt.
Wird anhand der Analyse der Druckgradienten eine unzulässige Undichtheit
erkannt, können
gezielt Vorratskreise zur Sicherung von Restfunktionalitäten im Fehlerfall
weggeschaltet werden. Aufgrund der erfassten Druckgradienten kann
auch auf das Dichtheits- und
Ausfallverhalten von mitgeführten
Anhängefahrzeugen
geschlossen werden.
Besonders
bevorzugt ist es, wenn die für
den ungebremsten Fahrzustand ermittelten Drücke oder Druckgradienten mit
vorgegebenen, die Dichtheit von Vorratsspeichern beschreibenden,
Druckparametern verglichen werden. Derartige Druck- beziehungsweise
Dichtheitsparameter können
insbesondere vom Hersteller vorgegeben werden. Ein derartiger Vergleich
kann un ter anderem zur Ausfallerkennung von Komponenten der Druckluftversorgungseinrichtung herangezogen
werden.
Vorteilhafterweise
werden die für
den gebremsten Fahrzustand ermittelten Drücke oder Druckgradienten mit
vorgegebenen und/oder bremsverzögerungsabhängigen Druckabfallwerten
verglichen. Die Druckabfallwerte können beispielsweise durch den
Hersteller vorgegeben werden. Anhand dieses Vergleichs kann gezielt
für den
gebremsten Fahrzustand erkannt werden, ob Komponenten der Druckluftversorgungseinrichtung
fehlerhaft arbeiten. Dadurch kann die Sicherheit des Fahrzeugs erhöht werden.
Besonders
bevorzugt ist es, wenn die für
Abstellphasen, also insbesondere den Parkzustand ermittelten Drücke oder
Druckgradienten mit vorgegebenen, die Dichtheit von Vorratsspeichern
oder Vorratskreisen beschreibenden Druckparametern verglichen werden.
Dieser Vergleich gibt Aufschluss über die Startbereitschaft eines
Fahrzeugs und das Dichtheitsverhalten der Druckluftversorgungseinrichtung. Die
Ergebnisse des Vergleichs können
zur Diagnose und Sicherheitsüberprüfung verwendet
werden.
Bei
einer bevorzugten Verfahrensvariante kann vorgesehen sein, dass
die Druckluftfeuchte erfasst wird. Die Feuchte kann ständig erfasst
werden und je nach Fahrzeugbetriebszustand klassifiziert werden.
Um eine ausreichende Kontrolle über
die Trocknung der Druckluft zu erhalten, wird insbesondere während einer
Luftpresser-Füllphase
die Feuchte erfasst.
Bei
einer Weiterbildung kann vorgesehen sein, dass Druckluftfeuchteverläufe ermittelt
werden. Durch die ständige
Ermittlung der Druckluftfeuchte kann die Trocknerkapazität einer
Druckluftaufbereitungseinheit ständig überwacht
werden. Wei terhin können
Hinweise auf eine mögliche
oder notwendige Wartung des Drucklufttrockners gegeben werden.
Besonders
bevorzugt ist es, wenn zumindest für eine Luftpresserfüllphase
ein Soll-Feuchteverlauf vorgegeben wird und ein Vergleich mit einem
ermittelten Ist-Feuchteverlauf durchgeführt wird. Ein Soll-Feuchteverlauf
kann beispielsweise durch den Hersteller vorgegeben werden. Um die
Leistungsfähigkeit
des Lufttrockners zu erhalten, muss dieser von Zeit zu Zeit regeneriert
werden, indem beispielsweise Regenerationsluft durch den Trockner
geströmt
wird. Durch die ständige
Ermittlung der Druckluftfeuchte und die aktuelle Anpassung der erforderlichen
Regenerationsmenge zur zuverlässigen
Entfeuchtung der Druckluft kann das Regenerationsverhalten des gesamten
Trocknersystems hergeleitet werden. Durch diese Maßnahme kann
der zuverlässige
Betrieb der Druckluftversorgungseinrichtung sichergestellt werden.
Besonders
vorteilhaft ist es, wenn die Anzahl der Einschaltungen und die Dauer
der Einschaltungen eines Luftpressers erfasst werden. Insbesondere kann
die Anzahl der Einschaltungen zur Dauer der Einschaltung des Luftpressers
ins Verhältnis
gesetzt werden. Daraus kann ermittelt werden, ob der Luftpresser
zuverlässig
arbeitet und ob schnell genug benötigte Druckluft zur Verfügung gestellt
werden kann. Ist das Verhältnis
von Anzahl der Einschaltungen zur Dauer der Einschaltungen unzureichend,
gibt dies Aufschluss darüber,
dass der Luftpresser nicht zuverlässig arbeitet. Durch den Vergleich
von Luftpresser-Füllzeiten
und der Einschaltdauer des Luftpressers mit hinterlegten Luftpresser-Daten
kann das Luftpresser-Füllverhalten
bestimmt und können
sicherheitsrelevante Veränderungen
der Luftpresser-Leistung erkannt werden. Insbesondere kann in diesem
Fall ein Diagnose- oder Warnhinweis ausgegeben werden.
Besonders
bevorzugt ist es, wenn die Außentemperatur
und/oder die Temperatur der Druckluftversorgungseinrichtung erfasst
wird und bei der Auswertung der erfassten Drücke berücksichtigt wird. Durch diese
Maßnahme
können
die erfassten Drücke
automatisch korrigiert werden. Insbesondere wird durch diese Maßnahme ein
Vergleich mit abgelegten Drücken
oder Druckverläufen
erleichtert.
Die
Aufgabe wird außerdem
gelöst
durch eine Druckluftversorgungseinrichtung zur Durchführung des
eingangs genannten Verfahrens, mit einer Steuereinheit, mindestens
einem damit in Verbindung stehenden Drucksensor, der einen Vorratskreis, insbesondere
einen Vorratsbehälter
für einen
Verbraucherkreis überwacht,
und einem Luftpresser zur Drucklufterzeugung. Mit einer derartigen
Druckluftversorgungseinrichtung kann eine besonders gute Diagnose
der Druckluftversorgung und eine Prognose über die Verfügbarkeit
und Wartungsnotwendigkeit der Druckluftversorgungseinrichtung getroffen werden.
Bei
einer besonders bevorzugten Ausführungsform
ist eine Druckluftaufbereitungseinheit vorgesehen. Mit einer Druckluftaufbereitungseinheit kann
die Druckluft gereinigt und getrocknet werden. Durch diese Maßnahme kann
die Ausfallwahrscheinlichkeit der Druckluftversorgungseinrichtung
reduziert werden. Insbesondere kann keine feuchte Luft in das System
gelangen und zu Vereisungen führen. Durch
die Steuereinheit kann eine Eigendiagnose der Druckluftversorgungseinrichtung
erfolgen. Erkannte Fehler können
in einem Speicher gespeichert werden, wodurch regelmäßige Sicherheitsprüfungen unterstützt werden
können.
Die
Druckluftversorgungseinrichtung 1 umfasst einen Luftpresser 2,
der durch einen nicht dargestellten Motor betrieben wird und in
dem Druckluft erzeugt wird. Die Druckluft wird einer Druckluftaufbereitungseinheit 3 zugeführt, in
der die Druckluft getrocknet und gereinigt wird. Um die Trocknungseigenschaften
der Druckluftaufbereitungseinheit 3 aufrecht zu erhalten,
kann es vorgesehen sein, dass die Druckluftaufbereitungseinheit 3 von
Zeit zu Zeit regeneriert wird. von der Druckluftaufbereitungseinheit 3 wird
die Druckluft über
Ventile 4–7,
die von einer Steuereinrichtung 8 angesteuert sind, Vorratsbehältern 9–12,
die Bestandteil von Vorratskreisen sind, zugeführt. Die Vorratsbehälter 9–12 sind
unterschiedlichen Verbraucherkreisen 13–16 zugeordnet, die
in der Figur nur durch ihre Zuleitungen angedeutet sind, wobei die
Zuleitungen selbst als Bestandteil der Vorratskreise aufgefasst
werden können.
Der Druck in den Vorratsbehältern 9– 12 bzw.
den Vorratskreisen, und damit der Druck, der den Verbraucherkreisen 13–16 zur
Verfügung
gestellt werden kann, wird über
Drucksensoren 17–20 erfasst
und an die Steuereinheit 8 übermittelt. Alternativ oder
zusätzlich
kann der Druck in den Verbraucherkreisen 13–16 sensiert
werden, um Undichtigkeiten zu detektieren. In der Steuereinheit 8 erfolgt
die Erfassung und Auswertung der durch die Sensoren 17–20 gemessenen
Drücke.
Insbesondere können
Druckgradienten gebildet werden. Der Steuereinheit 8 sind über eine
Datenleitung 21 weitere Daten zugeführt, so dass die Steuereinheit 8 die
Drücke
klassifiziert nach unterschiedlichen Fahrbetriebszuständen auswerten
und einordnen kann. Wird in der Steuereinheit 8 erkannt,
dass es in einem der Vorratsbehälter 9–12 beziehungsweise
Verbraucherkreise 13–16 zu
Undichtheiten kommt, können über eine
Signalleitung 22 Warn- und Diagnosehinweise ausgegeben
werden. Auftretende Fehler können
in einer Speichereinrichtung 23 gespeichert werden, so
dass sämtliche zur
Wartung notwendigen Daten in einer Werkstatt aus dem Speicher 23 abrufbar
sind. Durch die Steuereinheit 8 kann gesteuert werden,
zu welchem Zeitpunkt die Ventile 4–7 geöffnet werden
sollen, um Druckluft den unterschiedlichen Vorratsbehältern 9–12 zuzuführen. Weiterhin
kann vorgesehen sein, dass ein Vorratskreis mit einem Vorratsbehälter 9–12 von
der Druckluftversorgung abgetrennt wird, wenn für diesen Vorratskreis ein Fehler
detektiert wurde. Zudem können
einzelne Verbraucherkreise 13–16 für Diagnosezwecke
abgetrennt werden. Der Luftpresser 2 steht außerdem mit
der Druckluftaufbereitungseinheit 3 in Verbindung, so dass
durch die Druckluftaufbereitungseinheit 3 anhand eines
entsprechenden Signals das Zu- und Abschalten des Luftpressers 2 gesteuert
werden kann. Für
Diagnosezwecke ist weiterhin ein Feuchtsensor 24 in der Druckluftaufbereitungseinheit 3 vorgesehen.
Daten von diesem Feuchtesensor 24 werden ebenfalls an die
Steuereinheit 8 übermittelt.