DE102005057003B4

DE102005057003B4 - Druckluftversorgungsanlage und Verfahren zum Betreiben einer Druckluftversorgungsanlage

Info

Publication number: DE102005057003B4
Application number: DE102005057003A
Authority: DE
Inventors: Eduard Hilberer
Original assignee: Knorr Bremse Systeme fuer Nutzfahrzeuge GmbH; Knorr Bremse Systeme fuer Schienenfahrzeuge GmbH
Current assignee: Knorr Bremse Systeme fuer Nutzfahrzeuge GmbH; Knorr Bremse Systeme fuer Schienenfahrzeuge GmbH
Priority date: 2005-11-30
Filing date: 2005-11-30
Publication date: 2007-09-13
Anticipated expiration: 2025-12-01
Also published as: DE102005057003A1

Abstract

Druckluftversorgungsanlage (10) für ein Nutzfahrzeug, mit
– einem Kompressor (12),
– einer Luftaufbereitungsanlage (14) mit einer Filtereinheit (16), einer elektronischen Steuereinheit (18), einem ersten von der elektronischen Steuereinheit (18) ansteuerbaren Magnetventil (20) und einem zweiten von der elektronischen Steuereinheit (18) ansteuerbaren Magnetventil (22),
– wobei das erste Magnetventil (20) unabhängig von dem zweiten Magnetventil (22) ansteuerbar ist und
– wobei das zweite Magnetventil (22) im geöffneten Zustand eine Rückströmung von Regenerationsluft durch die Filtereinheit (16) zulässt,
dadurch gekennzeichnet
– dass eine von dem ersten Magnetventil (20) pneumatisch ansteuerbare Ventileinrichtung (24) vorgesehen ist und
– dass die pneumatisch ansteuerbare Ventileinrichtung (24) im geöffneten Zustand des ersten Magnetventils (20) eine Leitung (26) zwischen dem Kompressor (12) und der Filtereinheit (16) absperrt, ohne den mit dem Kompressor (12) verbundenen Abschnitt der Leitung (26) mit der Atmosphäre zu verbinden.

Description

Die Erfindung betrifft Druckluftversorgungsanlage für ein Nutzfahrzeug, mit einem Kompressor, einer Luftaufbereitungsanlage mit einer Filtereinheit, einer elektronischen Steuereinheit, einem ersten von der elektronischen Steuereinheit ansteuerbaren Magnetventil und einem zweiten von der elektronischen Steuereinheit ansteuerbaren Magnetventil, wobei das erste Magnetventil unabhängig von dem zweiten Magnetventil ansteuerbar ist und wobei das zweite Magnetventil im geöffneten Zustand eine Rückströmung von Regenerationsluft durch die Filtereinheit zulässt.
Die Erfindung betrifft weiterhin ein Verfahren zum Betreiben einer Druckluftversorgungsanlage für ein Nutzfahrzeug, wobei bei jedem Überführen eines Kompressors in seine Leerlaufphase eine Leitung zwischen dem Kompressor und einer Filtereinheit abgesperrt wird.
Nutzfahrzeuge mit pneumatischen Komponenten benötigen eine Druckluftversorgungsanlage. Die Druckluft wird im Allgemeinen von einem Kompressor in eine Luftaufbereitungsanlage gefördert, wo die eingebrachte Luft in einer Filtereinheit gereinigt wird, um dann ihrer Verwendung zugeführt zu werden, beispielsweise dem Bremssystem des Nutzfahrzeugs.
Nach dem Erreichen bestimmter Fördermengen beziehungsweise nach dem Ablauf bestimmter Zeiträume ist es erforderlich, die Filtereinheit zu reinigen. Zu diesem Zweck werden Ventile innerhalb der Luftaufbereitungsanlage in einer Weise geschaltet, dass Druckluft aus Vorratsbehältern, entweder den Vorratsbehältern der Betriebsbremskreise oder einem oder mehreren eigens dafür vorgesehenen Vorratsbehältern, rückwärts durch die Filtereinheit strömt, um dann, beladen mit Feuchtigkeit und Fremdpartikeln aus der Filtereinheit, in die Atmosphäre abströmen zu können. Während dieser Regenerierungsphasen wird der Kompressor im Allgemeinen abgeschaltet beziehungsweise in eine Leerlaufphase überführt.
Nachteilig an diesen Regenerationsphasen ist der Druckluftverbrauch. Insbesondere geht unnötigerweise die in der Förderleitung zwischen dem Kompressor und der Filtereinheit vorhandene Druckluft bei der Regeneration verloren, wenn nicht geeignete Gegenmaßnahmen getroffen werden. Um den Verlust dieser Druckluft zu vermeiden, wurde bereits vorgeschlagen, die Förderleitung zwischen dem Kompressor und der Filtereinheit während der Regenerationsphasen abzusperren. Eine solche Absperrung wird auch als "Turbo cut-off" bezeichnet, da der Kompressor vielfach aus dem Turbosystem des Nutzfahrzeugs Druckluft bezieht, so dass das Absperren der genannten Förderleitung einen Luftverlust des Turboladers gering hält. Insbesondere ist es möglich, dass der Schubbetrieb des Nutzfahrzeugs zur Druckluftgewinnung ausgenutzt wird, während der Kompressor gleichzeitig fördert. Dies hat eine Energieeinsparung zur Folge.
Bei herkömmlichen Systemen ist nun vorgesehen, in jeder Leerlaufphase des Kompressors eine Regeneration der Filtereinheit durchzuführen. In der Praxis führt dies aber häufig zu einer Überregenerierung der Filtereinheit und somit zu einem übermäßigen Druckluftverlust, so dass letztlich der positive Effekt durch die Kompressorabschaltung durch den Druckluftverlust in negativer Weise überkompensiert wird.

Die DE 103 57 762 A1 offenbart eine Druckluftanlage mit einem steuerbaren Kompressor. Der Kompressor steht über eine Förderleitung direkt mit einem Filter der Druckluftanlage in Verbindung.

Die DE 196 20 851 C2 beschreibt eine Luftaufbereitungsanordnung, wobei zwischen einem Kompressor und einem Lufttrockner ein Entlüftungsventil vorgesehen ist. Über dieses Entlüftungsventil erfolgt im Falle einer Regeneration der Luftaufbereitungsanordnung ein Entlüften der Förderleitung.

In der DE 31 39 682 C2 ist eine Druckluftanlage beschrieben, bei der das Durchführen einer Regeneration in jedem Fall mit einem Absteuern von Druckluft aus der Kompressorförderleitung verbunden ist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Abschaltung des Kompressors und die Regeneration der Luftaufbereitungsanlage in möglichst ökonomischer Weise aufeinander abzustimmen.

Diese Aufgabe wird mit den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche gelöst.

Vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.

Die Erfindung baut auf der gattungsgemäßen Druckluftversorgungsanlage dadurch auf, dass eine von dem ersten Magnetventil pneumatisch ansteuerbare Ventileinrichtung vorgesehen ist und dass die pneumatisch ansteuerbare Ventileinrichtung im geöffneten Zustand des ersten Magnetventils eine Leitung zwischen dem Kompressor und der Filtereinheit absperrt, ohne den mit dem Kompressor verbundenen Abschnitt der Leitung mit der Atmosphäre zu verbinden.

Auf der Grundlage der Erfindung ist man in der Lage, einerseits bei jeder Regeneration die Förderleitung zwischen Kompressor und Filtereinheit abzusperren, andererseits ist es aber nicht erforderlich, bei jeder Absperrung der Förderleitung eine Regeneration durchzuführen. Folglich kann ein unnötiger Druckluftverlust aufgrund einer unnötigen, das heißt vorzeitigen Regeneration vermieden werden.

Insbesondere ist diese unabhängige Steuermöglichkeit in dem Zusammenhang sinnvoll, dass die Förderleistung des Kompressors im angesteuerten Zustand des ersten Magnetventils über eine pneumatische Ansteuerung herabgesetzt wird. Es ist also im Sinne der Energieeinsparung immer ratsam, den Kompressor abzustellen, wenn dies aufgrund der Fahrsituation des Nutzfahrzeugs möglich ist. Eine Regeneration muss dann nicht immer erfolgen, wobei aber immer eine Absperrung der Förderleitung zwischen Kompressor und Filtereinheit stattfindet. Dies wird durch die parallele Ansteuerung der hierfür vorgesehenen pneumatischen Eingänge der Ventileinrichtung und des Kompressors erreicht.

Die Erfindung baut auf dem gattungsgemäßen Verfahren dadurch auf, dass das Absperren der Leitung zwischen dem Kompressor und der Filtereinheit ohne ein Verbinden des mit dem Kompressor verbundenen Abschnittes der Leitung mit der Atmosphäre erfolgt und dass hiervon unabhängig entschieden wird, ob eine Regenerierung der Filtereinheit stattfinden soll.

Auf diese Weise werden die Besonderheiten und Vorteile der erfindungsgemäßen Druckluftversorgungsanlage auch im Rahmen eines Verfahrens umgesetzt.

Die Erfindung wird nun mit Bezug auf die begleitenden Zeichnungen anhand besonders bevorzugter Ausführungsformen beispielhaft erläutert.
Es zeigen:
1 eine schematische Teildarstellung einer ersten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Druckluftversorgungsanlage;
2 eine schematische Teildarstellung einer zweiten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Druckluftversorgungsanlage;
3 eine erste Ausführungsform eines 3/2-Wegeventils, das als pneumatisch ansteuerbare Ventileinrichtung im Rahmen der vorliegenden Erfindung einsetzbar ist und
4 eine zweite Ausführungsform eines 3/2-Wegeventils, das als pneumatisch ansteuerbare Ventileinrichtung im Rahmen der vorliegenden Erfindung einsetzbar ist.
Bei der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung bezeichnen gleiche Bezugszeichen gleiche oder vergleichbare Komponenten.
1 zeigt eine schematische Teildarstellung einer ersten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Druckluftversorgungsanlage. Die Druckluftversorgungsanlage 10 umfasst einen Kompressor 12 und eine Luftaufbereitungsanlage 14. Diese Luftaufbereitungsanlage 14 ist im Allgemeinen mit einem nicht dargestellten Mehrkreisschutzventil kombiniert, oder sie ist diesem vorgeschaltet. Weiterhin weist eine herkömmliche Luftaufbereitungsanlage als zentrale Komponente einen (nicht dargestellten) Druckregler auf. Ein weiterer wichtiger Bestandteil ist die dargestellte Filtereinheit 16, die über ein Rückschlagventil 28 mit den weiteren nicht dargestellten Komponenten verbunden ist. Weiterer zentraler Bestandteil der Luftaufbereitungsanlage 14 ist eine elektronische Steuereinheit 18. Diese elektronische Steuereinheit 18 dient unter anderem der Ansteuerung eines ersten Magnetventils 20 und eines zweiten Magnetventils 22. Das zweite Magnetventil 22 ist in einem Strömungsweg angeordnet, der das Rückschlagventil 28 umgeht. Der Strömungsweg enthält ein weiteres Rückschlagventil 30, das eine Strömung von dem zweiten Magnetventil 22 zu der Filtereinheit 16 zulässt und eine umgekehrte Strömung unterbindet. Ferner ist ein pneumatisch ansteuerbares 3/2-Wegeventil 24 in einer Förderleitung 26 zwischen dem Kompressor 12 und der Filtereinheit 16 angeordnet. Der Kompressor ist über einen pneumatischen Eingang 32 zur Ansteuerung einer Energiespareinrichtung mit einem Relaisventil 34 gekoppelt, dessen weitere Funktionsweise im Zusammenhang mit der nachfolgenden Beschreibung der mit der Regeneration der Filtereinheit 16 und der Leerlaufschaltung des Kompressors 12 im Zusammenhang stehenden Vorgänge näher erläutert wird.
Wird eine Regeneration der Filtereinheit 16 gefordert, beispielsweise in Abhängigkeit der seit der letzten Regernation geförderten Luftmenge oder in Abhängigkeit der seit der letzten Regeneration verstrichenen Zeit, so wird das Magnetventil 22 geöffnet. Im Wesentlichen gleichzeitig wird das Magnetventil 20 geöffnet. Das öffnen des Magnetventils 20 hat zur Folge, dass einerseits das 3/2-Wegeventil 24 umschaltet und dass andererseits der pneumatische Steuereingang 32 des Kompressors 12 mit Druckluft beaufschlagt wird. Letzteres erfolgt dadurch, dass das Relaisventil 34, welches Druckluft aus den nicht dargestellten Behältern der Betriebsbremse bezieht, angesteuert wird und somit den Systemdruck zur Ansteuerung des Kompressors 12 über den Steu ereingang 32 durchsteuert. Die Umschaltung des 3/2-Wegeventils 24 hat zur Folge, dass über das Magnetventil 22 und die Filtereinheit 16 Druckluft zum Ausgang 3 abströmen kann. Die weitere Folge des Umschaltens des 3/2-Wegeventils 24 ist, dass die Leitung 26 zwischen dem Kompressor 12 und der Filtereinheit 16 gesperrt ist. Eine Drossel 82 dient dazu, die Umschaltung des 3/2-Ventlis zu verzögern. Bei der Regenerierung geht somit nicht die in dem Leitungsabschnitt zwischen Kompressor 12 und 3/2-Wegeventil 24 gespeicherte Druckluft verloren. Indem gleichzeitig mit der Regeneration eine Absperrung der Leitung 26 erfolgt, wird der Staudruck am Ablass 3 gering gehalten, beispielsweise bei ca. 0,2 bar, während ohne Absperrung der Leitung 26 ein Staudruck von ca. 1,5 bar vorliegen kann.
Es ist aber auch möglich, das Magnetventil 20 anzusteuern, ohne dass im Wesentlichen gleichzeitig das Magnetventil 22 angesteuert wird. Dies ist sinnvoll, wenn die Förderleistung des Kompressors 12 nicht benötigt wird, eine Regeneration jedoch nicht erforderlich ist.
2 zeigt eine schematische Teildarstellung einer zweiten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Druckluftversorgungsanlage. Zusätzlich zu den in 1 dargestellten Komponenten sind Druckluftbehälter 36, 38 mit automatischen Ablassventilen 40, 42 sowie diesen Druckluftbehältern 36, 38 jeweils zugeordnete Überströmventile 44, 46 dargestellt. Die Druckluftbehälter 36, 38 und die zugeordneten Komponenten sind beispielsweise den Betriebsbremskreisen zugeordnet. Weiterhin sind Drucksensoren 48, 50 vorgesehen, die die Drücke in den Druckluftbehältern 36, 38 messen und ent sprechende Signale an die elektronische Steuereinheit 18 weitergeben. Ferner ist eine Heizung 52 dargestellt. An der Leitung 26 ist zwischen dem Kompressor 12 und der Filtereinheit 16 ein Sicherheitsventil 54 angeschlossen, über das Überdruck zum Ablass 3 weitergegeben werden kann. Die Ventileinrichtung 24 besteht im vorliegenden Fall aus zwei 2/2-Wegeventilen 56, 58. Diese 2/2-Wegeventile 56, 58 erfüllen die gleiche Aufgabe, wie das 3/2-Wegeventil 24 gemäß 1. Sie werden gemeinsam beim Umschalten des Magnetventils 20 angesteuert, so dass sie ihre in 2 nicht dargestellte Stellung einnehmen. Folglich wird die Leitung 26 zwischen dem Kompressor 12 und der Filtereinheit 16 unterbrochen, während der Weg für die Regenerationsluft durch das 2/2-Wegeventil 58 zum Ablass 3 freigegeben wird.
3 zeigt eine erste Ausführungsform eines 3/2-Wegeventils, das als pneumatisch ansteuerbare Ventileinrichtung im Rahmen der vorliegenden Erfindung einsetzbar ist. Die hier beispielhaft dargestellte Ventileinrichtung 24 kann beispielsweise in der Druckluftversorgungsanlage gemäße 1 eingesetzt werden, wobei die Ein- beziehungsweise Ausgänge wie in 1 bezeichnet sind. Ohne Druckbeaufschlagung durch Öffnen des Magnetventils 20 nimmt das 3/2-Wegeventil 24 den dargestellten Zustand ein, das heißt, es besteht eine Verbindung zwischen den Anschlüssen 1 und 2, während eine Verbindung der Anschlüsse 1 und 2 mit dem Entlüftungsausgang 3 nicht vorliegt. Wird jedoch das Magnetventil 20 geöffnet, so verschiebt sich der Ventilkolben 60, so dass die Dichtung 62 an dem Sitz 64 abdichtet. Folglich ist die Verbindung zwischen den Anschlüssen 1 und 2 gesperrt. Weiterhin hebt der Ventilteller 66 von dem Ven tilsitz 68 gegen die Kraft der Feder 70 ab. Folglich besteht eine Verbindung zwischen dem Anschluss 2 und dem Ablass 3, und eine Regenerationsströmung kann stattfinden.
4 zeigt eine zweite Ausführungsform eines 3/2-Wegeventils, das als pneumatisch ansteuerbare Ventileinrichtung im Rahmen der vorliegenden Erfindung einsetzbar ist. Das hier dargestellte Ventil weist zunächst dieselbe Funktionalität wie das Ventil gemäß 3 auf. Zusätzlich ist aber ein Überdruckventil 72 integriert, das durch eine zentrale Bohrung 74 im Ventilkolben 60 sowie einen über eine Feder 76 auf einem Sitz 78 gehaltenen Ventilteller 80 realisiert ist. Wird die Federkraft 76 durch die durch den anstehenden Druck aufgebrachte Kraft überwunden, so kann Luft über den Ablass 3 abströmen.
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.

1: Anschluss
2: Anschluss
3: Ablass
10: Druckluftversorgungsanlage
12: Kompressor
14: Luftaufbereitungsanlage
16: Filtereinheit
18: elektronische Steuereinheit
20: erstes Magnetventil
22: zweites Magnetventil
24: Ventileinrichtung
26: Förderleitung
28: Rückschlagventil
30: Rückschlagventil
32: Steuereingang
34: Relaisventil
36: Druckluftbehälter
38: Druckluftbehälter
40: Ablassventil
42: Ablassventil
44: Überströmventil
46: Überströmventil
48: Drucksensor
50: Drucksensor
52: Heizung
54: Sicherheitsventil
56: 2/2-Wegeventil
58: 2/2-Wegeventil
60: Ventilkolben
62: Dichtung
64: Ventilsitz
66: Ventilteller
68: Ventilsitz
70: Feder
72: Überdruckventil
74: zentrale Bohrung
76: Feder
78: Ventilsitz
80: Ventilteller
82: Drossel

Claims

Druckluftversorgungsanlage (10) für ein Nutzfahrzeug, mit – einem Kompressor (12), – einer Luftaufbereitungsanlage (14) mit einer Filtereinheit (16), einer elektronischen Steuereinheit (18), einem ersten von der elektronischen Steuereinheit (18) ansteuerbaren Magnetventil (20) und einem zweiten von der elektronischen Steuereinheit (18) ansteuerbaren Magnetventil (22), – wobei das erste Magnetventil (20) unabhängig von dem zweiten Magnetventil (22) ansteuerbar ist und – wobei das zweite Magnetventil (22) im geöffneten Zustand eine Rückströmung von Regenerationsluft durch die Filtereinheit (16) zulässt, dadurch gekennzeichnet – dass eine von dem ersten Magnetventil (20) pneumatisch ansteuerbare Ventileinrichtung (24) vorgesehen ist und – dass die pneumatisch ansteuerbare Ventileinrichtung (24) im geöffneten Zustand des ersten Magnetventils (20) eine Leitung (26) zwischen dem Kompressor (12) und der Filtereinheit (16) absperrt, ohne den mit dem Kompressor (12) verbundenen Abschnitt der Leitung (26) mit der Atmosphäre zu verbinden.
Druckluftversorgungsanlage (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Förderleistung des Kompressors (12) im angesteuerten Zustand des ersten Magnetventils (20) über eine pneumatische Ansteuerung herabgesetzt wird.
Verfahren zum Betreiben einer Druckluftversorgungsanlage (10) für ein Nutzfahrzeug, wobei bei jedem Überführen eines Kompressors (12) in seine Leerlaufphase eine Leitung (26) zwischen dem Kompressor (12) und einer Filtereinheit (16) abgesperrt wird, dadurch gekennzeichnet – dass das Absperren der Leitung (26) zwischen dem Kompressor (12) und der Filtereinheit (16) ohne ein Verbinden des mit dem Kompressor (12) verbundenen Abschnittes der Leitung (26) mit der Atmosphäre erfolgt und – dass hiervon unabhängig entschieden wird, ob eine Regenerierung der Filtereinheit (16) stattfinden soll.