DE102007025835B4

DE102007025835B4 - Diagnosis of leaks in compressed air systems, especially in commercial vehicles

Info

Publication number: DE102007025835B4
Application number: DE200710025835
Authority: DE
Inventors: Dr.-Ing. Kokes Michael; Arthur Schmidt; Dipl.-Ing. Arno von (FH) Querfurth
Original assignee: Daimler AG
Current assignee: Daimler Truck Holding AG
Priority date: 2007-06-02
Filing date: 2007-06-02
Publication date: 2012-09-06
Anticipated expiration: 2027-06-03
Also published as: WO2008148436A1; DE102007025835A1

Abstract

Verfahren zur Erkennung von Leckagen in Druckluftsystemen, insbesondere in Druckluftsystemen in Nutzfahrzeugen, bei dem: – mit einer Messwertaufnahme in einem oder mehreren Druckluftkreisen Werte für Druck und alternativ auch für Temperatur aufgenommen werden und daraus eine oder mehrere pneumatische Zeitkonstanten des Druckluftsystems bestimmt werden, die geeignet sind, einen aktuellen Druckabfall im System anzugeben, – mit einer Entscheidungslogik durch Grenzwertvergleich des aktuellen Druckabfalls mit vorgegebenen Werten auf eine Leckage geschlossen wird, mit einer Entscheidungslogik durch Auswerten von Verhaltensmustern des Druckluftsystems eine festgestellte Leckage näher lokalisiert wird, dadurch gekennzeichnet, dass ein Störgrößenfilter mit einer hardwaremäßig oder softwaremäßig ausgebildeten Logik zeitlich beschränkte Luftmassenentnahmen aus den Messwerten oder den daraus abgeleiteten Werten herausfiltert.Method for detecting leaks in compressed air systems, in particular in compressed air systems in commercial vehicles, in which: - With a measurement value recording in one or more compressed air circuits, values for pressure and alternatively also for temperature are recorded and one or more pneumatic time constants of the compressed air system are determined that are suitable are to indicate a current pressure drop in the system, - with a decision logic by limit value comparison of the current pressure drop with predetermined values, a leak is concluded, with a decision logic by evaluating behavior patterns of the compressed air system, a detected leak is localized more closely, characterized in that a disturbance variable filter with a hardware-based or software-based logic filters time-limited air mass withdrawals from the measured values or the values derived therefrom.

Description

Die Erfindung betrifft eine Leckage-Erkennung an Druckluftsystemen, insbesondere in Nutzfahrzeugen. Die Diagnose wird am abgestellten Fahrzeug bei ausgeschalteter Zündung durchgeführt. Für die Erkennung von unerlaubten Leckagen im Druckluftsystem des Fahrzeugs werden das Schaltverhalten eines Mehrkreisschutzventils und das spezifische Abklingverhalten einzelner Druckluftkreise in ein Modell abgebildet. Mit einer Drucküberwachung werden die Systemdrücke mit vorgegebenen Abtastraten überprüft und mittels Berechnungen Abweichungen vom zu erwartenden Modellverhalten festgestellt. Unter Berücksichtigung des zeitlichen Schaltverhaltens und unter Berücksichtigung der Volumina der diversen Druckbehälter kann eine Lokalisierung der Leckage auf einen einzelnen Druckluftkreis vorgenommen werden. Mit zusätzlichen Filteroperationen werden ordnungsgemäße, systembedingte Druckluftverluste herausgefiltert, um Fehldiagnosen möglichst zu vermeiden.The invention relates to a leak detection on compressed air systems, especially in commercial vehicles. The diagnosis is made on the parked vehicle with the ignition switched off. For detecting unauthorized leakages in the compressed air system of the vehicle, the switching behavior of a multi-circuit protection valve and the specific decay behavior of individual compressed air circuits are mapped into a model. Pressure monitoring is used to check the system pressures at specified sampling rates and to determine deviations from the expected model behavior by means of calculations. Taking into account the temporal switching behavior and taking into account the volumes of the various pressure vessels, a localization of the leakage can be made to a single compressed air circuit. With additional filter operations, proper system-related compressed air losses are filtered out to avoid misdiagnosis.

Nutzfahrzeuge sind ein Wirtschaftsgut und stellen das wichtigste Überlandbeförderungsmittel für Güter aller Art dar. Ist ein Fahrzeug wegen Reparaturbedarfs nicht einsatzfähig, entstehen für die Firmen hohe Verluste. Daher hat die Zuverlässigkeit der Systeme oberste Priorität. Aufgrund des kontinuierlich steigenden Verkehrsaufkommens ist es zudem unabdingbar, die Sicherheit aller Fahrzeuge im Straßenverkehr stetig zu verbessern. Sicherheit und Zuverlässigkeit steigern nicht zuletzt auch die Kundenzufriedenheit.Commercial vehicles are an asset and represent the most important means of overland transport for goods of all kinds. If a vehicle is not operational due to the need for repair, companies incur high losses. Therefore, the reliability of the systems has top priority. Due to the continuously increasing volume of traffic, it is also indispensable to constantly improve the safety of all vehicles in road traffic. Safety and reliability also increase customer satisfaction.

Für Werkstätten ist es momentan sehr problematisch, kleinere Leckagen in Druckluftsystemen von Nutzfahrzeugen zu detektieren und zu lokalisieren, weil das austretende Medium nicht sichtbar und zudem geruchsneutral ist. Kleinere Leckagen sind selbst bei absoluter Ruhe nicht oder kaum hörbar. Die Voraussetzung der Ruhe ist zudem in einer Werkstatt meist nicht gegeben. Abhilfe für dieses Problem schafft derzeit nur eine Seifenwasserlösung mit der alle Leitungen besprüht werden und danach durch Sichtkontrolle auf mögliche Leckagen überprüft werden. Um wenigstens den defekten Druckluftkreis bestimmen zu können, werden heute teilweise Manometer an Prüfanschlüsse der verschiedenen Kreise über Nacht angeschlossen und der Druckverlust bestimmt. Eine zeitraubende Lösung.For garages, it is currently very problematic to detect and localize minor leaks in compressed air systems of commercial vehicles, because the escaping medium is not visible and also odorless. Smaller leaks are not or barely audible even in absolute quiet. The requirement of rest is usually not given in a workshop. Remedy for this problem currently creates only a soapy water solution with all the lines are sprayed and then checked by visual inspection for possible leaks. In order to be able to determine at least the defective compressed air circuit, pressure gauges are sometimes connected to test connections of the various circuits overnight and the pressure loss determined. A time-consuming solution.

Selbsttätig arbeitende Onboard Leckage Erkennungen sind mit dem zunehmenden Vernetzungsgrad der Fahrzeuge und mit den zunehmenden Rechenkapazitäten in den Steuergeräten der Fahrzeuge ebenfalls vorgeschlagen worden.Self-acting onboard leakage detections have also been proposed with the increasing degree of networking of the vehicles and with the increasing computing capacities in the control units of the vehicles.

In der DE 103 00 737 A1 nutzt man die Niveauregelung einer Kraftfahrzeug-Luftfederanordnung um Leckagen im zugehörigen Druckluftsystemen zu bestimmen. Bei stillstehendem Fahrzeug wird in regelmäßigen Zeitabständen ein Höhen-Abstandswert der Niveauregulierung ermittelt und daraus im Prinzip eine Absinkgeschwindigkeit ermittelt. Übersteigt die Absinkgeschwindigkeit einen als indikativ angesehenen Grenzwert, wird auf eine Leckage geschlossen. Die Absinkgeschwindigkeit kann hierbei für jedes Fahrzeugrad einzeln vorgenommen werden und auf diese Weise eine Lokalisation der Leckage vorgenommen werden. Die notwendigen Modellberechnungen werden in einem Steuergerät der Niveauregulierung vorgenommen.In the DE 103 00 737 A1 it uses the level control of a motor vehicle air spring assembly to determine leaks in the associated compressed air systems. When the vehicle is stationary, a height-distance value of the level control is determined at regular intervals and it is determined in principle a rate of descent. If the rate of descent exceeds a limit value considered to be indicative, leakage is inferred. The rate of descent can in this case be made individually for each vehicle wheel and in this way a localization of the leakage can be made. The necessary model calculations are carried out in a control unit of the level control.

In der DE 10135361 B4 wird eine weitere Dichtheitsprüfung einer pneumatischen Niveauregulierung vorgestellt. Mit ansteuerbaren Ventilen werden einzelne Druckluftkreise mit einem Kompressor oder einem Druckbehälter verbunden und in den Druckluftkreis eine definierte Druckerhöhung eingebracht. Der Druckanstieg wird mit einem Drucksensor erfasst und es wird die Zeitspanne erfasst bis ein vorgegebener Druckschwellwert überstiegen wird. Bei dichtem System sollte der Druckschwellwert in einer vorgegebenen Zeit erreicht werden. Wird diese Sollzeitspanne bis zum Erreichen des Druckschwellwertes bei der Druckprüfung überschritten, wird auf eine Leckage des betreffenden Druckkreises geschlossen.In the DE 10135361 B4 Another leak test of a pneumatic level control is presented. With controllable valves, individual compressed air circuits are connected to a compressor or a pressure vessel and a defined pressure increase is introduced into the compressed air circuit. The pressure rise is detected by a pressure sensor and the time span is recorded until a predetermined pressure threshold is exceeded. If the system is dense, the pressure threshold should be reached in a given time. If this setpoint time interval is exceeded until the pressure threshold value is reached during the pressure test, a leakage of the relevant pressure circuit is concluded.

Aus der DE 10 2004 005 569 A1 ist ein Verfahren zur Erkennung von Fehlern in Druckluftsystemen in Nutzfahrzeugen bekannt, bei dem mittels Drucksensoren in mehreren Druckluftkreisen der Druck gemessen wird, von einer Steuereinheit Druckgradienten gebildet werden und mit einer Entscheidungslogik durch Grenzwertvergleich auf eine Leckage geschlossen wird. Dabei werden die einzelnen Druckluftkreise zeitlich begrenzt von dem Luftpresser abgetrennt und die erfassten Druckgradienten ausgewertet, um eine Lokalisierung von Druckverlusten auf den betroffenen Druckluftkreis vorzunehmen.From the DE 10 2004 005 569 A1 a method for detecting errors in compressed air systems in commercial vehicles is known in which by means of pressure sensors in several compressed air circuits, the pressure is measured, formed by a control unit Druckgradienten and closed by a decision logic by limiting value comparison to a leak. The individual compressed air circuits are temporarily separated from the air compressor and evaluated the detected pressure gradients to localize pressure losses on the affected compressed air circuit.

Aus der DE 10 2005 045 269 A1 ist es bekannt in Druckluftkreisen eine Temperaturkompensation des gemessenen Systemdrucks vor zunehmen, um nach erfolgter Kompensation Leckagen im Druckluftsystem erkennen zu können.From the DE 10 2005 045 269 A1 It is known in compressed air circuits to increase a temperature compensation of the measured system pressure in order to detect leaks in the compressed air system after compensation can.

Aus der DE 101 42 790 A1 ist es bekannt Druckverläufe an Knotenpunkten eines Druckleitungsnetzes für eine Bremsanlage vorzunehmen. Die Druckverläufe werden hierbei mit einer Regressionsanalyse angenähert und ausgewertet (Absatz 49). Zur besseren Ortung von Undichtigkeiten wird zunächst eine logische Aufteilung des Druckleitungsnetzes in Leckagekreise, d. h. mehrere Unterkreise durchgefuhrt (Absatz 43).From the DE 101 42 790 A1 It is known to make pressure gradients at nodes of a pressure line network for a brake system. The pressure curves are approximated and evaluated with a regression analysis (paragraph 49). For better location of leaks, a logical division of the pressure line network into leakage circuits, ie several subcircuits, is carried out first (paragraph 43).

Aus der DE 103 57 766 A1 ist die Einführung eines Ausfallkriteriums bekannt, mit dem ein nicht gewolltes Absperren eines Druckluftkreises während des Fahrzeugbetriebes vermieden werden muss. Dies ist erforderlich, wenn in der Nähe des Absperrdruckes bei einem Bremsmanöver ein gewollter Druckverlust auftritt, der dazu führt, dass der Absperrdruckgrenzwert unterschritten wird. Das Kreisausfallkriterium wird aus einer Druckbeobachtung über die Zeit gewonnen. Das Ausfallkriterium ist erfüllt, wenn nach einer vorgegebenen Zeit nach der Bremsung das Druckmindestniveau im Bremskreis nicht mehr erreicht wird. Damit ist bekannt, die Lokalisierung an das Unterschreiten der Schließdrücke zu koppeln. Und es ist bekannt, zeitlich beschränkte Luftmessenentnahmen zu beobachten. (Absatz 25) From the DE 103 57 766 A1 the introduction of a failure criterion is known, with which an unwanted shut-off of a compressed air circuit during vehicle operation must be avoided. This is necessary if a deliberate pressure loss occurs near the shut-off pressure during a braking maneuver which causes the shut-off pressure limit value to be undershot. The circle failure criterion is obtained from a pressure observation over time. The failure criterion is met if, after a predetermined time after braking, the minimum pressure level in the brake circuit is no longer reached. This is known to couple the localization to the undershooting of the closing pressures. And it is known to observe temporary air sampling. (Paragraph 25)

Rechnergestützt arbeitende Diagnosesysteme für Druckluftsysteme in Fahrzeugen sind also bereits bekannt. Diese Verfahren arbeiten mit Messwerterfassungen die den Druck aufnehmen und bestimmen einen Druckgradienten. Übersteigt der Druckgradient einen als kritisch angesehenen Grenzwert wird mittels Schwellwertvergleich auf eine Leckage im Druckluftsystem geschlossen.Computer-aided diagnostic systems for compressed air systems in vehicles are already known. These methods work with readings that take pressure and determine a pressure gradient. If the pressure gradient exceeds a critically regarded limit value, a threshold value comparison is used to establish a leakage in the compressed air system.

Diagnosesysteme der vorgenannten Art haben den Vorteil, dass sie einfach zu realisieren sind und die rechnerische Leckage Erkennung und mithin die Diagnose auf einfachen Auswertungen basiert. Allerdings hat diese Einfachheit auch einige Schwachstellen, was diese Systeme für Diagnoseanwendungen am stehenden Fahrzeug mit abgeschalteter Kompressoreinheit ungeeignet macht. Bei abgeschalteter Kompressoreinheit sind nämlich Druckgradienten systemimmanent ohne dass eine Leckage vorliegt. Die Gefahr einer Fehldiagnose wäre deshalb bei den vorgenannten Diagnosesystemen bei abgeschalteter Kompressoreinheit hoch. Beim stehenden Fahrzeug mit abgeschalteter Kompressoreinheit kommt es z. B. schon alleine durch Temperaturschwankungen z. B. in Folge der fehlenden Luftkompression zu Druckgradienten im Druckluftsystem. Auch ist die Kompressoreinheit nicht dicht, so dass über die Kompressoreinheit Luft aus dem Druckluftsystem entweicht bis Schließventile eingreifen und einen weiteren Druckverlust absichern. Ordnungsgemäße Luftentnahmen wie sie auch am stehenden Nutzfahrzeug regelmäßig vorkommen, z. B. durch An- oder Abkoppeln eines druckluftgebremsten Anhängers oder durch regelmäßig vorgenommenes Entwässern der Druckluftanlage führen zu Druckgradienten und zu Leckagen, die allerdings nicht auf einem Defekt beruhen. Solche kurzzeitigen ordnungsgemäßen Druckentnahmen können von den vorgenannten Diagnosesystemen nicht zutreffend eingeschätzt werden.Diagnostic systems of the aforementioned type have the advantage that they are easy to implement and the computational leakage detection and thus the diagnosis based on simple evaluations. However, this simplicity also has some shortcomings, making these systems unsuitable for stationary vehicle diagnostic applications with the compressor unit shut down. In fact, when the compressor unit is switched off, pressure gradients are inherent in the system without there being any leakage. The risk of misdiagnosis would therefore be high in the aforementioned diagnostic systems when the compressor unit is switched off. When the vehicle is stationary with the compressor unit switched off it comes z. B. alone by temperature fluctuations z. As a result of the lack of air compression to pressure gradient in the compressed air system. Also, the compressor unit is not tight, so that escapes through the compressor unit air from the compressed air system to close the closing valves and secure a further pressure loss. Ordinary air withdrawals as they also occur on stationary utility vehicle regularly, z. B. by coupling or uncoupling a compressed air braked trailer or by regularly made dewatering of the compressed air system lead to pressure gradients and leaks that are not based on a defect. Such short-term proper pressure withdrawals can not be accurately assessed by the aforementioned diagnostic systems.

Ausgehend von dem Vorgesagten ist es Aufgabe der hier offenbarten Erfindung ein Druckluftsystem, insbesondere in einem Nutzfahrzeug, während der Standzeiten zu überwachen ohne dass Temperaturschwankungen oder ordnungsgemäße Störungen zu einer Fehlermeldung führen.Based on the above, it is an object of the invention disclosed herein to monitor a compressed air system, in particular in a commercial vehicle, during the service life without temperature fluctuations or proper malfunctions leading to an error message.

Weitere Ziele der hier offenbarten Erfindung sind, einen Defekt, sprich eine Leckage, im Druckluftsystem möglichst in einem Teilsystem lokalisieren zu können, und wenn möglich auch die Größe des festgestellten Lecks angeben zu können.Further objects of the invention disclosed here are to be able to localize a defect, that is to say a leakage, in the compressed air system as far as possible in a subsystem, and if possible also to be able to indicate the size of the leak detected.

Die Lösung gelingt mit einem Druckluftsystem mit den Merkmalen nach Anspruch 1. Weitere Ausgestaltungen der Erfindung sind in der folgenden Beschreibung und in den abhängigen Ansprüchen offenbart.The solution succeeds with a compressed air system having the features of claim 1. Further embodiments of the invention are disclosed in the following description and in the dependent claims.

Die Lösung gelingt hauptsächlich, indem bei einem Druckluftsystem mit mehreren Druckluftkreisen, die jeweils über getrennte Ventile oder mit einem Mehrkreisventil bei Erreichen der mit den Ventilen eingestellten Schließdrücken von dem Kompressorkreis abgeschlossen werden, mit einer Messwertaufnahme eine Drucküberwachung und eine Temperaturüberwachung für jeden Druckluftkreis durchgeführt werden und mit einer Entscheidungslogik die Verhaltensmuster der Schließventile oder des Mehrkreisschutzventils ausgewertet werden, um eine Leckage auf dem betreffenden Druckluftkreis zu lokalisieren.The solution succeeds mainly by a compressed air system with multiple compressed air circuits, which are completed by separate valves or with a multi-circuit valve upon reaching the set with the valves closing pressures of the compressor circuit, with a measured value recording pressure monitoring and temperature monitoring for each compressed air circuit are performed and With decision logic, the behavior patterns of the closing valves or the multi-circuit protection valve are evaluated in order to localize a leak on the compressed air circuit in question.

Die Verhaltensmuster ergeben:

– bei entkoppelten Druckluftkreisen ist die Leckage in dem Kreis, in dem der aktuelle mit der Messwertaufnahme ermittelte Druckverlauf nicht mit dem nach der konstruktiven und damit charakteristischen Abklingkonstante zu erwartenden Druckverlauf übereinstimmt.

The behavior patterns yield:

- In decoupled compressed air circuits, the leakage in the circle in which the current determined with the measured value pressure curve does not match the expected after the constructive and thus characteristic decay constant pressure curve.

Nach Erreichen der ventilspezifischen Schließdrücke in den einzelnen Druckluftkreisen dürfen in voneinander getrennten Druckluftkreisen mit dem rechnerischen Modell nur noch die konstruktiven Abklingkonstanten beobachtet werden. In demjenigen Druckluftkreis, in dem der Druckverlauf stärker abnimmt als entsprechend der Abklingkonstante zu erwarten wäre, kann auf eine Leckage geschlossen werden.After the valve-specific closing pressures in the individual compressed air circuits have been reached, only the constructive decay constants can be observed in separate compressed air circuits with the calculated model. In that compressed air circuit in which the pressure curve decreases more than would be expected according to the decay constant, it can be concluded that there is a leak.

Besonderheiten ergeben sich bei gekoppelten Druckluftkreisen. So ist z. B. der Druckluftkreis des Bremskreises, in dem sich auch die Feststellbremse befindet mit dem Druckluftkreis der Feststellbremse gekoppelt, um zu verhindern, dass sich bei einem Druckverlust in einem der beiden Druckluftkreise die Feststellbremse lösen kann. Weitere Druckluftkreise im Fahrzeug für die Achsfederung, für die Fahrerhausdämpfung oder für die pneumatischen Hilfsaggregate sind dagegen üblicher weise als von einander getrennte Druckluftkreise ausgebildet. Bei gekoppelten Druckluftkreisen kann in einem ersten Diagnoseschritt die Fehlerlokalisierung zunächst nur auf die beiden gekoppelten Kreise eingeschränkt werden. In einem weiteren Diagnoseschritt kann jedoch über die bekannte Art der Kopplung der Kreise eine weitere Einschränkung der Leckage Lokalisierung durchgeführt werden.Special features arise in coupled compressed air circuits. So z. B. the compressed air circuit of the brake circuit, in which also the parking brake is coupled to the compressed air circuit of the parking brake, to prevent the parking brake can be solved in a pressure loss in one of the two circuits. Other compressed air circuits in the vehicle for the axle suspension, for the cab damping or for the pneumatic auxiliary units, however, are customary as formed by separate compressed air circuits. at Coupled compressed air circuits can be limited in a first diagnostic step, the fault location initially only on the two coupled circuits. In a further diagnostic step, however, a further restriction of the leakage localization can be carried out via the known type of coupling of the circuits.

Hierzu können entweder die Schaltzustände der Schließventile oder die Schaltzustände des Mehrkreisschutzventils ausgewertet werden und in einen zeitlichen Bezug zu dem mit der Messwertaufnahme aufgezeichneten Druckverlauf gebracht werden oder aber es wird mit einer Entscheidungslogik die eingerichtete Kopplung zwischen den Druckluftkreisen ausgewertet, um zu entscheiden in welchen Druckluftkreis die beobachtete Leckage zu lokalisieren ist. Bei gekoppelten Druckluftkreisen gibt es im Beispiel der Nutzfahrzeuge stets einen führenden Kreis und einen dem führenden Kreis folgenden Kreis. Dies kann entweder über die Schaltzustände der entsprechenden Ventile ausgewertet werden oder über die Druckverläufe selbst. Die Entscheidungslogik muss dann jeweils folgende Fälle unterscheiden und die zugehörigen Verhaltensmuster heranziehen.For this purpose, either the switching states of the closing valves or the switching states of the multi-circuit protection valve can be evaluated and brought into a temporal relation to the pressure curve recorded with the measured value recording or it is evaluated with a decision logic, the established coupling between the compressed air circuits to decide in which compressed air circuit the observed leakage is to locate. In coupled compressed air circuits, in the example of commercial vehicles there is always a leading circle and a circle following the leading circle. This can either be evaluated via the switching states of the corresponding valves or via the pressure curves themselves. The decision logic then has to differentiate between the following cases and use the associated behavioral patterns.

Die Verhaltensmuster bei gekoppelten Kreisen sind:

– Liegt die Leckage im führenden Kreis muss der folgende Kreis mit gleichem Druckverlauf mit einem definierten Zeitverzug folgen.
– Liegt die Leckage im folgenden Kreis, darf nur in diesem Kreis ein Druckverlauf zu beobachten sein. Der führende Kreis bleibt auf dem Schließdruck stehen.
– Gibt es in beiden Kreisen eine Leckage muss die Druckabnahme im folgenden Kreis stärker sein als im führenden Kreis.

The behavior patterns in coupled circles are:

- If the leakage is in the leading circuit, the following circuit with the same pressure curve must follow with a defined time delay.
- If the leakage is in the following circuit, only a pressure gradient can be observed in this circuit. The leading circle remains at the closing pressure.
- If there is a leak in both circuits, the pressure drop in the following circuit must be stronger than in the leading circle.

Die Verwendung der Abklingkonstanten nach Erreichen der Schließdrücke in den einzelnen Druckluftsystemen hat den Vorteil das zeitlich beschränkt auftretende Druckentnahmen keinen Einfluss auf die Abklingkonstante vor und nach der Druckentnahme haben. Damit können ordnungsgemäße Luftentnahmen von tatsächlichen Leckagen unterschieden werden. Luftentnahmen können somit durch die Messwertaufnahme mitprotokolliert werden oder auch durch konstruktive oder durch rechnerische Filter aus den beobachteten Druckverläufen herausgenommen werden. Mit beiden Verfahren können Fehldiagnosen aufgrund von Luftentnahmen vermieden werden.The use of the decay constant after reaching the closing pressures in the individual compressed air systems has the advantage that temporary pressure withdrawals have no effect on the decay constant before and after the pressure is removed. Thus, proper air extraction can be distinguished from actual leakage. Air withdrawals can thus be recorded by the measured value recording or also be removed from the observed pressure profiles by constructive or computational filters. With both methods, misdiagnosis due to air extraction can be avoided.

Die Verhaltensmuster des Systems bestimmen sich in einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung durch das Schaltverhalten eines Mehrkreisventils, über das die einzelnen Druckluftkreise gemeinsam an den Kompressorkreis angeschlossen sind.The behavior patterns of the system are determined in an advantageous embodiment of the invention by the switching behavior of a multi-circuit valve, via which the individual compressed air circuits are connected together to the compressor circuit.

In einer weniger vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung sind die einzelnen Druckluftkreise mit Einzelventilen gegen Druckverlust bei abgeschaltetem Kompressor abgesichert.In a less advantageous embodiment of the invention, the individual compressed air circuits are protected with individual valves against pressure loss when the compressor is switched off.

In einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung wird mit einer Modellbildung das Druckluftsystem mit seinen konstruktiven Gegebenheiten, wie insbesondere der Größe der einzelnen Vorratsbehälter per Druckluftkreis, abgebildet. Mit dem Modell lässt sich aus den Werten für Behältervolumen, Druck und Temperatur eine eventuell auftretende Leckage auch der Größe nach berechnen und bestimmen.In an advantageous embodiment of the invention, the compressed air system with its structural conditions, such as in particular the size of the individual reservoir by compressed air circuit, is modeled with a model. The model can be used to calculate and determine any leakage from the tank volume, pressure and temperature values.

Die mit der Erfindung hauptsächlich zu erzielenden Vorteile ergeben sich aus der zuverlässigen Prüfung des Druckluftsystems innerhalb der Standzeit des Fahrzeugs. Bei unzulässig hohem Druckverlust kann der Fahrer entsprechend gewarnt werden. Werkstattaufenthalte lassen sich verkürzen, da bereits eine Lokalisierung der Leckage auf den betroffenen Druckluftkreis erfolgt ist. Folgeschäden, die sich aus einer erhöhten Dauerbelastung des Verdichters infolge einer Leckage ergeben könnten, können vermieden werden. Vor allen Dingen wird die Betriebssicherheit der Bremsanlage durch regelmäßige Überprüfung des Druckluftsystems gewährleistet und verbessert.The main advantages to be achieved by the invention result from the reliable testing of the compressed air system within the service life of the vehicle. With inadmissibly high pressure loss the driver can be warned accordingly. Workshop visits can be shortened, since a localization of the leak has already occurred on the affected compressed air circuit. Consequential damage, which could result from an increased continuous load of the compressor as a result of leakage, can be avoided. Above all, the reliability of the brake system is ensured and improved by regular review of the compressed air system.

Im Folgen wird ohne Beschränkung der Allgemeinheit der technischen Lehre die Erfindung anhand von graphischen Darstellungen von Ausführungsbeispielen näher erläutert.The invention is explained in more detail below without limiting the generality of the technical teaching by means of graphical representations of exemplary embodiments.

Dabei zeigen:Showing:

1 Eine an sich bekannte Druckluftbremslage eines Nutzfahrzeugs, wie sie im Stand der Technik im Einsatz ist; 1 A per se known air brake layer of a commercial vehicle, as it is in the prior art in use;

2 Ein Blockschaltbild zur Veranschaulichung einer Applikationsmöglichkeit der Erfindung in ein Druckluftsystem eines Nutzfahrzeuges; 2 A block diagram illustrating an application of the invention in a compressed air system of a commercial vehicle;

3 Eine mit der Erfindung vorgenommene Berechnung der pneumatischen Zeitkonstanten des Druckluftsystems mit applizierter Störung; 3 A calculation made by the invention of the pneumatic time constant of the compressed air system with applied disorder;

4 Ein Verhaltensmuster für die Lokalisierung einer Leckage im Druckluftkreis K1; 4 A behavior pattern for the localization of leakage in the air circuit K1;

5 Ein Verhaltensmuster für die Lokalisierung einer Leckage im Druckluftkreis K2; 5 A behavior pattern for localizing a leak in the air circuit K2;

6 Ein Verhaltensmuster für die Lokalisierung einer Leckage im Druckluftkreis K3; 6 A behavior pattern for the location of a leak in the air circuit K3;

7 Ein Verhaltensmuster für die Lokalisierung einer Leckage im Druckluftkreis K4; 7 A behavior pattern for the location of a leak in the air circuit K4;

8 Ein Flussdiagramm einer erweiterten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Diagnoseverfahrens. 8th A flowchart of an extended embodiment of the diagnostic method according to the invention.

Die Druckluftanlage eines Nutzfahrzeugs ist mit unterschiedlichen Aufgabenbereichen und Funktionen sehr komplex. Eine schematische Darstellung einer solchen an sich bekannten Anlage ist in 1 dargestellt. Üblicherweise wird mit einem Kompressor 1 über einem Druckregler 2 und einen Lufttrockner 3 ein Mehrkreisschutzventil 4 mit Druckluft beschickt. Mit dem Mehrkreisschutzventil wird die vom Kompressor geförderte Luft auf die verschiedenen Druckluftkreise verteilt. In 1 sind drei Druckluftkreise dargestellt. In der Regel sind heute in einem Nutzfahrzeug 4 Druckluftkreise vorhanden. Für die weiter unten noch zu behandelnde Erfindung ist die Anzahl der Druckluftkreise von untergeordneter Bedeutung. Jeder Druckluftkreis kann über einen eigenen Druckbehälter 5, 6, 7 verfügen, muss aber nicht. Es können auch aus einem Druckluftbehälter mehrere Druckluftkreise bevorratet werden. Mit den verschiednen Druckluftkreisen werden insbesondere die verschiedenen Bremskreise des Nutzfahrzeuges bedient. Üblicherweise sind in einem Nutzfahrzeug eine Feststellbremse 8, eine Betriebsbremse 9 und ein Automatischer Bremskraftregler 10 vorhanden. Die Betriebsbremse teilt sich in mindestens zwei getrennte Bremskreise, – Vorderradbremsen 11 und Hinterradbremsen 12 –, auf. Die Feststellbremse ist als getrennter Bremskreis ausgebildet. Der Bremskraftregler stellt in Abhängigkeit vom Beladungszustand die Bremskraft ein. Nicht dargestellt in 1 sind Druckluftkreise für pneumatische Nebenaggregate und für die Luftfederung des Nutzfahrzeugs. Solche getrennten Druckluftkreise sind in Nutzfahrzeugen üblich, so dass in der Regel mindestens vier getrennte Druckluftkreise in einem Nutzfahrzeug verbaut sind.The compressed air system of a commercial vehicle is very complex with different tasks and functions. A schematic representation of such a known system is in 1 shown. Usually with a compressor 1 over a pressure regulator 2 and an air dryer 3 a multi-circuit protection valve 4 charged with compressed air. The multi-circuit protection valve distributes the air supplied by the compressor to the various compressed air circuits. In 1 three compressed air circuits are shown. In general, today are in a commercial vehicle 4 Compressed air circuits available. For the invention to be discussed below, the number of compressed air circuits is of minor importance. Each compressed air circuit can have its own pressure tank 5 . 6 . 7 but not necessarily. It can also be stored in a compressed air tank several compressed air circuits. In particular, the various brake circuits of the commercial vehicle are operated with the various compressed air circuits. Usually, in a commercial vehicle, a parking brake 8th , a service brake 9 and an automatic brake controller 10 available. The service brake is divided into at least two separate brake circuits, - front brakes 11 and rear brakes 12 -, on. The parking brake is designed as a separate brake circuit. The brake force controller adjusts the braking force as a function of the load state. Not shown in 1 are compressed air circuits for pneumatic ancillaries and for the air suspension of the commercial vehicle. Such separate compressed air circuits are common in commercial vehicles, so that usually at least four separate compressed air circuits are installed in a commercial vehicle.

Der Druckluftkreis für den Bremskreis, in dem sich auch die Feststellbremse befindet, ist aus Sicherheitsgründen mit dem Druckluftkreis der Feststellbremse gekoppelt, um bei Druckverlust eine Lösen der Feststellbremse zu verhindern. Die Kopplung hängt hier natürlich von den konstruktiven und Funktionalen Zusammenhängen des Druckluftsystems ab. In den hier offenbarten Ausführungsbeispielen ist stets der mit K1 nummerierte Druckluftkreis mit dem mit K3 nummerierten Druckluftkreis gekoppelt. In 1 ist der Hinterachsbremskreis mit der Feststellbremse gekoppelt. Die Kopplung ist stets so eingerichtet, dass der Druckluftkreis K3 dem Druckluftkreis K1 in seinem Druckniveau folgt.The compressed air circuit for the brake circuit, in which the parking brake is located, is coupled for safety reasons with the compressed air circuit of the parking brake to prevent release of the parking brake in the event of pressure loss. Of course, the coupling depends on the constructional and functional relationships of the compressed air system. In the embodiments disclosed here, the compressed air circuit numbered K1 is always coupled to the compressed air circuit numbered K3. In 1 the rear axle brake circuit is coupled to the parking brake. The coupling is always set up so that the compressed air circuit K3 follows the compressed air circuit K1 in its pressure level.

Die Erfindung setzt nun auf dem in 1 exemplarisch skizzierten Stand der Technik auf.The invention now relies on the in 1 exemplary sketched prior art.

Ein mögliches Applikationsbeispiel der Erfindung in ein an sich bekanntes Druckluftsystem eines Nutzfahrzeuges ist in 2 als Blockschaltbild dargestellt. Ein Mehrkreisschutzventil 4 verteilt die vom Kompressor geförderte Luftmenge auf mehrere Druckluftkreise. Vorzugsweise werden 4 Druckluftkreise versorgt. Dargestellt sind in 2 drei Druckluftkreise mit jeweils eigenen Druckluftbehälter 5, 6, 7. Erfindungsgemäß wird nun in jedem Druckluftkreis eine Meßsensorik für Druck und Temperatur eingerichtet und mit einer Messwerterfassung und -verarbeitung ausgewertet. Die Messwerterfassung ist in einem Steuergerät ECU des Nutzfahrzeugs implementiert. Die Anbindung der Sensoren für Druck und Temperatur an die Messwerterfassung erfolgt über Datenleitungen, z. B. über einen im Fahrzeug eingesetzten Datenbus, der oft ein CAN Bus ist.A possible application example of the invention in a per se known compressed air system of a commercial vehicle is in 2 shown as a block diagram. A multi-circuit protection valve 4 distributes the volume of air delivered by the compressor to several compressed air circuits. Preferably, 4 compressed air circuits are supplied. Shown in 2 Three compressed air circuits, each with its own compressed air tank 5 . 6 . 7 , According to the invention, a measuring sensor system for pressure and temperature is now set up in each compressed air circuit and evaluated with a measured value acquisition and processing. The measured value detection is implemented in a control unit ECU of the commercial vehicle. The connection of the sensors for pressure and temperature to the measured value acquisition takes place via data lines, eg. B. via a data bus used in the vehicle, which is often a CAN bus.

Das Messmodul zur Druckaufnahme ist mit analogen galvanisch getrennten Messeingängen für Spannung und Strom sowie mit voneinander unabhängig einstellbarer Sensorversorgung ausgestattet. Die Ausgabe der Messdaten erfolgt über ein CAN-Protokoll und wird mittels der mitgelieferten Software konfiguriert. Die Abtastrate ist beispielsweise zwischen 1 und 1000 Hz einstellbar.The pressure measuring module is equipped with analog galvanically isolated measuring inputs for voltage and current as well as with independently adjustable sensor supply. The measurement data is output via a CAN protocol and is configured using the supplied software. The sampling rate is adjustable, for example, between 1 and 1000 Hz.

Zur Temperaturaufnahme wird ebenfalls ein Messmodul mit galvanisch getrennten Messeingängen verwendet. Die Temperaturfühler, z. B. Thermoelemente, werden an den Eingängen angeschlossen. Wie bei der Druckaufnahme findet die Ausgabe der Messdaten über ein CAN-Protokoll statt und kann ebenfalls per Software konfiguriert werden. Die Abtastrate ist beispielsweise von 1 bis 10 Hz einstellbar.For temperature recording, a measuring module with galvanically isolated measuring inputs is also used. The temperature sensors, z. B. thermocouples are connected to the inputs. As with print recording, the output of the measured data takes place via a CAN protocol and can also be configured by software. The sampling rate is adjustable, for example, from 1 to 10 Hz.

Die Ansteuerung der Ventile im Mehrkreisschutzventil erfolgt ebenfalls in Abhängigkeit der erreichten Systemdrücke durch ein Steuergerät. Es kann hier dasselbe Steuergerät eingesetzt werden oder ein anderes Steuergerät das im Bordnetz entsprechend vernetzt ist. Mit einer Messwerterfassung und einer Kommunikationsstruktur, wie sie exemplarisch in 2 dargestellt ist, kann das erfindungsgemäße Diagnoseverfahren in ein Steuergerät im Netzverbund eines Nutzfahrzeugs implementiert werden und durchgeführt werden.The control of the valves in the multi-circuit protection valve also takes place as a function of the system pressures achieved by a control unit. The same control unit can be used here or another control unit that is appropriately networked in the electrical system. With a data logging and a communication structure, as exemplified in 2 is shown, the diagnostic method according to the invention can be implemented in a control unit in the network of a commercial vehicle and carried out.

Ein Flussdiagramm für ein um alternative Prozessschritte ergänztes erfindungsgemäßes Diagnoseverfahren ist in 8 dargestellt.A flow chart for a diagnostic method supplemented by alternative process steps is shown in FIG 8th shown.

In einem ersten Prozessschritt erfolgt eine Messwertaufnahme, die für jeden zu erfassenden Druckluftkreis die aktuellen Werte für Druck und Temperatur der komprimierten Luft in den Kreisen erfasst und an die Messmodule und die nachgeschalteten Prozessschritte zu weiteren Verarbeitung weiterleitet.In a first process step, a measured value recording takes place, which acquires the current values for pressure and temperature of the compressed air in the circuits for each compressed air circuit to be detected and forwards them to the measuring modules and the downstream process steps for further processing.

Alternativ kann sofort nach Abschalten des Nutzfahrzeugs mit einem alternativen fakultativen Prozessschritt noch vor Erreichen des ersten Schließdrucks eines Schutzventils der Druckluftanlage eine integrale Vorsensierung eines möglichen erhöhten Druckverlusts durchgeführt werden. Vor Erreichen der Schließdrücke sind die einzelnen Druckluftkreise noch nicht abgeschlossen, so dass sie nicht voneinander separiert sind. Außerdem findet in diesem Systemzustand nach ausgeschaltetem Kompressor bis zum Erreichen der Schließdrücke ein regulärer systembedingter Druckabbau statt. Ein übermäßiger Druckabbau würde sich allerdings in einem vorzeitigen Erreichen des ersten Schließdrucks eines Schutzventils bemerkbar machen und kann daher festgestellt werden. Eine Lokalisation ist allerdings erst möglich, wenn die Druckluftkreise nach Erreichen ihrer jeweiligen Schließdrücke von den Schutzventilen abgeschlossen wurden. Dieser alternative Prozessschritt wurde in das Diagnoseverfahren aufgenommen, um je nach den zukünftig vielleicht zu erwartenden gesetzlichen Sicherheitsbestimmungen sowohl integrale Druckverluste des Gesamtsystems als auch individuelle Druckverluste einzelner Teilkreise sensieren zu können.Alternatively, immediately after switching off the commercial vehicle with an alternative optional process step before reaching the first closing pressure of a protective valve of the Compressed air system to perform an integral Vorsensierung a possible increased pressure loss. Before reaching the closing pressures, the individual compressed air circuits are not yet completed, so that they are not separated from each other. In addition, in this system state after the compressor is switched off, a regular system-related pressure reduction takes place until the closing pressures are reached. Excessive pressure reduction, however, would make itself felt in a premature reaching the first closing pressure of a protective valve and can therefore be determined. However, localization is only possible if the compressed air circuits have been closed by the protection valves after reaching their respective closing pressures. This alternative process step was included in the diagnostic procedure in order to be able to sense both integral pressure losses of the entire system and individual pressure losses of individual subcircuits, depending on the possibly expected future safety regulations.

Eine Lokalisierung einer Leckage auf einen einzelnen Druckluftkreis kann erfolgen, wenn in einem weiteren Prozessschritt die Schließdrücke der einzelnen Druckluftkreise jeweils unterschritten wurden und somit die Druckluftkreise zumindest durch die Schutzventile abgeschlossen und separiert wurden. Trotzdem können natürlich wie oben bereits ausgeführt noch Kopplungen zwischen Druckluftkreisen, z. B. zwischen Betriebsbremse und Feststellbremse vorhanden sein.A localization of a leakage to a single compressed air circuit can take place if the closing pressures of the individual compressed air circuits were respectively undershot in a further process step and thus the compressed air circuits were at least closed and separated by the protection valves. Nevertheless, of course, as already stated above nor couplings between compressed air circuits, z. B. between service brake and parking brake be present.

In einem weiteren alternativen und fakultativen Prozessschritt wird eine rechnerische Temperaturkompensation durchgeführt. Die Temperaturkompensation kann notwendig sein, um die Druckverhältnisse und die möglichen Volumenströme aufgrund von Leckagen auf Normdruck und damit auf Normbedingungen umrechnen zu können. Außerdem kann mit der Temperaturkompensation verhindert werden, dass auf Grund von Temperaturschwankungen auftretende Druckänderungen irrtümlich als Luftverlust und damit als Leckage diagnostiziert werden. Die Temperaturkompensation erfolgt rechnerisch mit einem Algorithmus, der mit einer geeigneten Gasgleichung aus den aufgenommen Druck- und Temperaturwertepaaren, die in den Druckluftkreisen befindliche Luft auf Normbedingungen oder zumindest auf kompensierte und damit vergleichbare Drücke umrechnet. Bewährt hat sich hierbei für das Medium Luft und für das erfindungsgemäße Verfahren das Gas Gesetz von Gay Lussac. Danach ergibt sich ein temperaturnormierter oder temperaturkompensierter Druck zu: pMess / TMess = pNT / Tn ⇒ pNT = pMess / TMess·Tn In a further alternative and optional process step, a calculated temperature compensation is performed. The temperature compensation may be necessary in order to be able to convert the pressure conditions and the possible volume flows due to leakages to standard pressure and thus to standard conditions. In addition, it can be prevented with the temperature compensation that due to temperature fluctuations occurring pressure changes are mistakenly diagnosed as air loss and thus as leakage. The temperature compensation takes place mathematically with an algorithm which converts with a suitable gas equation from the recorded pressure and temperature value pairs, the air in the compressed air circuits to standard conditions or at least to compensated and thus comparable pressures. Has proved useful here for the medium air and for the inventive method, the gas law of Gay Lussac. Thereafter, a temperature normalized or temperature-compensated pressure results: pMess / TMess = pNT / Tn ⇒ pNT = pMess / TMess * Tn

Das Ergebnis ist ein temperaturnormierter oder kompensierter Druck pNT, der nun im Vergleich der Drücke und damit auch der Luftmassen auf der Basis eines konstanten Volumens und der Normtemperatur bzw. Kompensationstemperatur Tn ermöglicht.The result is a temperature-normalized or compensated pressure PNT, which now allows comparing the pressures and thus the air masses on the basis of a constant volume and the standard temperature or compensation temperature Tn.

Dies wird für jeden Druckluftkreis durchgeführt. Das Luftvolumen ist durch die Volumen der Vorratsbehälter und der Druckleitungen konstant.This is done for each compressed air circuit. The volume of air is constant by the volumes of the reservoir and the pressure lines.

In einem weiteren Prozessschritt werden aus den aufgenommenen Messwerten, – gegebenenfalls nach erfolgter Temperaturkompensation –, die pneumatischen Zeitkonstanten für die verschiedenen Druckluftkreise berechnet. Von besonderem Interesse sind hier die Abklingkonstanten. Als einen Druckabfall anzeigende Abklingkonstanten können die Druckgradienten oder bevorzugter Weise die exponentiellen Abklingkonstanten herangezogen werden. Der Druckabfall in jedem Druckluftsystem mit hinreichend kleiner Leckage, lässt sich anhand einer abfallenden e-Funktion beschreiben: p(t) = p0·e^t/τ wobei dann τ die Abklingkonstante des Systems ist.In a further process step, the pneumatic time constants for the various compressed air circuits are calculated from the recorded measured values, if appropriate after temperature compensation. Of particular interest here are the decay constants. As decay constants indicating a pressure drop, the pressure gradients or, preferably, the exponential decay constants can be used. The pressure drop in each compressed air system with a sufficiently small leakage can be described by a decreasing e-function: p (t) = p0 · e ^{t / τ} where τ is the decay constant of the system.

Aus der Abklinkkonstante lässt sich in einem weiteren Prozessschritt in guter Näherung auch die Leckagegröße berechnen. Es gilt: dV / dt = p·C / τ wobei p der aktuelle Systemdruck, C die Größe des Vorratsvolumen und dV/dt der abfließende Volumenstrom ist.From the Abklinkkonstante can be calculated in a further process step in good approximation, the leakage size. The following applies: dV / dt = p · C / τ where p is the current system pressure, C is the size of the storage volume and dV / dt is the outflow volume flow.

Hierbei spielen zwei wichtige Faktoren eine entscheidende Rolle: die thermodynamischen Gegebenheiten und die Abtastzeit. Bei zu großer Leckage kann das System nicht mehr mit einer Exponentialfunktion angenähert werden. Derart große Leckagen sind aber in der Regel auch kein Diagnoseproblem, da sie offensichtlich sind. Für die Abtastzeit bei stillstehendem Fahrzeug muss ein Kompromiss gefunden werden.Two important factors play a decisive role here: the thermodynamic conditions and the sampling time. If there is too much leakage, the system can no longer be approximated with an exponential function. Such large leaks are usually not a diagnostic problem, as they are obvious. For the sampling time when the vehicle is stationary, a compromise must be found.

Je länger die Abtastzeit umso besser die Systemüberwachung. Allerdings muss der Energieverbrauch für die Meßsensorik und die an der Auswertung beteiligten Steuergeräte bei einem Nutzfahrzeug im Stillstand möglichst niedrig gehalten werden. Es hat sich gezeigt, dass mit einer Abtastzeit in der Größenordnung von 10 Minuten bei einem Anfangsdruck von 10 bar hinreichend gute Ergebnisse erzielt werden und Leckagen zuverlässig bestimmt werden können.The longer the sampling time, the better the system monitoring. However, the energy consumption for the measuring sensors and the control units involved in the evaluation of a commercial vehicle at standstill must be kept as low as possible. It has been found that with a sampling time of the order of 10 minutes at an initial pressure of 10 bar sufficiently good results can be achieved and leakages can be reliably determined.

Aus den bestimmten Abklingkonstanten und aus den berechneten Volumenströmen kann in einem weiteren Prozessschritt entschieden werden, ob ein positiver Diagnosebefund vorliegt. Dies erfolgt durch Überprüfung ob vorgegebene Grenzwerte oder Schwellwerte überschritten wurden. Hier können entweder die für jeden Druckluftkreis bestimmten Abklingkonstanten mit einer für jeden Kreis festzulegenden grenzwertigen Abklingkonstante verglichen werden oder es werden die berechneten Volumenströme mit grenzwertigen Volumenströmen verglichen. Im ersten Fall ist auf ein positives Diagnoseergebnis zu erkennen, wenn die bestimmte Abklingkonstante kleiner als der tolerierbare Vergleichswert ist. Im zweiten Fall ist auf ein positives Diagnoseergebnis zu erkennen, wenn die berechneten Volumenströme größer ausfallen als die tolerierbaren Vergleichswerte.From the determined decay constants and from the calculated volumetric flows, it can be decided in a further process step whether there is a positive diagnosis. This is done by checking whether specified limit values or threshold values have been exceeded. Here, either the decay constants determined for each compressed air circuit can be compared with a borderline decay constant to be determined for each circuit, or the calculated volumetric flows can be compared with borderline volumetric flows. In the first case, a positive diagnostic result can be recognized if the determined decay constant is less than the tolerable reference value. In the second case, a positive diagnostic result can be identified if the calculated volume flows are greater than the tolerable comparison values.

Wurde eine nicht tolerierbare Leckage festgestellt, wird in einem weiteren Prozessschritt die Grenzwertüberschreitung, sprich die Leckage, durch Auswertung von Verhaltensmustern des Druckluftsystems lokalisiert.If an intolerable leak has been detected, the limit value overrun, ie the leakage, is located in a further process step by evaluating behavior patterns of the compressed air system.

Das Auswerten der Verhaltensmuster wird mit einer Entscheidungslogik realisiert, die in einem der Steuergeräte des Nutzfahrzeugs implementiert wird. Verhaltensmuster eines Vierkreisdruckluftsystems, wie es heutzutage in Nutzfahrzeugen zum Einsatz kommt, werden im Folgenden anhand der 4, 5, 6, 7 offenbart und von der Entscheidungslogik für die Lokalisierung einer Leckage herangezogen. Bei anderen Druckluftsystemen können selbstverständlich andere Verhaltensmuster auftreten, die dann entsprechend nach anderen charakteristischen Mustern ausgewertet werden müssen, um eine Leckage zu lokalisieren.The evaluation of the behavior patterns is realized with a decision logic that is implemented in one of the control units of the commercial vehicle. Behavior patterns of a four-circuit compressed air system, as it is used in commercial vehicles today, are described below with reference to 4 . 5 . 6 . 7 disclosed and used by the decision logic for the localization of a leak. In other compressed air systems, of course, other patterns of behavior may occur, which must then be evaluated according to other characteristic patterns in order to locate a leak.

4 zeigt ein Verhaltensmuster bei einer Leckage in Kreis K1. Kreis K1 und K3 sind miteinander gekoppelt, wobei K1 der führende Kreis ist und der Druck in Kreis K3 dem Druck in Kreis K1 folgt. K1 ist ein Kreis der Betriebsbremse und Kreis K3 ist der Druckluftkreis der Feststellbremse. Das System wurde bis zum Kompressorabschaltdruck mit Luft aufgefüllt. Der Druck im System nimmt zunächst kontinuierlich ab. Oberhalb der Schließdrücke in den einzelnen Druckluftkreisen finden Ausgleichsvorgänge statt. Als erstes erreicht Kreis K4 seinen Schließdruck und verharrt nahezu konstant auf dem Schließdruck. Dann erreicht Kreis K2 seinen Schließdruck und verharrt ebenfalls. Die beiden Kreise K1 und K3 bleiben nicht auf ihren Schließdrücken stehen. Aufgrund von gesetzlichen Bestimmungen muss der Druck in Kreis K3 mit abnehmen, um ein Lösen der Feststellbremse bei einer Leckage im Bremskreis K1 zu verhindern. 4 shows a behavior pattern at a leak in circle K1. Circle K1 and K3 are coupled together, where K1 is the leading circle and the pressure in circle K3 follows the pressure in circle K1. K1 is a circle of the service brake and circle K3 is the compressed air circuit of the parking brake. The system was filled with air up to the compressor shut-off pressure. The pressure in the system initially decreases continuously. Compensation processes take place above the closing pressures in the individual compressed air circuits. First, circuit K4 reaches its closing pressure and remains almost constant at the closing pressure. Then circle K2 reaches its closing pressure and also remains. The two circles K1 and K3 do not stop at their closing pressures. Due to legal regulations, the pressure in circle K3 must decrease with in order to prevent a release of the parking brake in case of a leakage in the brake circuit K1.

5 zeigt ein Verhaltensmuster bei einer Leckage in Kreis K2. Das System wurde bis zum Kompressorabschaltdruck mit Luft befüllt. Der Druck im System nimmt zunächst kontinuierlich ab. Unterhalb der Schließdrücke der einzelnen Kreise nimmt nur noch der Druck in Kreis K2 ab. 5 shows a behavior pattern at a leak in circle K2. The system was filled with air up to the compressor shut-off pressure. The pressure in the system initially decreases continuously. Below the closing pressures of the individual circuits, only the pressure in circle K2 decreases.

6 zeigt ein Verhaltensmuster bei einer Leckage in Kreis K3. Das System wurde bis zum Kompressorabschaltdruck mit Luft aufgefüllt. Der Druck nimmt oberhalb der Schließdrücke wieder zunächst kontinuierlich ab. Die Kreise K1, K2 und K4 bleiben bei Erreichen ihrer Schließdrücke stehen. Nur in Kreis K3 nimmt der Druck in Folge der Leckage weiterhin ab. 6 shows a behavior pattern at a leak in circle K3. The system was filled with air up to the compressor shut-off pressure. The pressure initially decreases continuously above the closing pressures. Circles K1, K2 and K4 stop when their closing pressures are reached. Only in circle K3 does the pressure continue to decrease as a result of the leakage.

Ein letztes Verhaltensmuster mit einer Leckage in Kreis K4 zeigt 7. Das System wurde bis zum Kompressorabschaltdruck mit Luft befüllt. Oberhalb der Schließdrücke nimmt der Druck im System kontinuierlich ab. Die Kreise K1, K2, K3 erreichen ihre Schließdrücke und bleiben auf dem entsprechenden Druckniveau stehen. Nur der Druck in Kreis 4 nimmt weiterhin ab.A final behavioral pattern with a leak in circle K4 shows 7 , The system was filled with air up to the compressor shut-off pressure. Above the closing pressures, the pressure in the system decreases continuously. Circles K1, K2, K3 reach their closing pressures and remain at the corresponding pressure level. Only the pressure in circle 4 continues to decline.

In allen vier Kreisen wird nach dem Erreichen der Schließdrücke natürlich ein langsamer Druckabfall analog einer abfallenden Exponentialfunktion beobachtet.In all four circles, of course, after reaching the closing pressures, a slow pressure drop analogous to a decaying exponential function is observed.

Die pneumatische Zeitkonstante bzw. der daraus errechnete Volumenstrom sind nur im Idealfall störungsfrei. Im Regelfall können verschiedene Störungen während der Messung auftreten:

– Temperaturänderungen, die eine Druckänderung verursachen, ohne dass Luftmasse aus dem System entweicht.
– Normaler Luftmassenverlust. Z. B. durch die Bewegungen des Fahrerhauses oder durch die Betätigung der Bremsanlage.
– Vom Fahrer beabsichtigter Luftmassenverlust durch Luftablassen an den Prüfanschlüssen oder durch Verwendung von druckluftbetriebenen Geräten.

The pneumatic time constant or the volume flow calculated from it are only trouble-free in the ideal case. As a rule, various disturbances can occur during the measurement:

- Temperature changes that cause a change in pressure without air mass escaping from the system.
- Normal air mass loss. For example, by the movements of the cab or by the operation of the brake system.
- Air mass loss intended by the driver due to deflation at the test ports or by use of compressed air powered equipment.

Diese Störungen können ein verfälschtes Diagnoseergebnis liefern. Die aufgenommenen Messdaten müssen so gefiltert werden, dass die Nutzinformationen erhalten bleiben, die Störungen aber entfernt werden.These disturbances can give a falsified diagnosis result. The recorded measurement data must be filtered in such a way that the useful information is retained, but the interference is removed.

Störungen, die durch Temperaturänderungen hervorgerufen werden, können mit einer Temperaturkompensation behandelt werden. Dieser Sachverhalt wurde weiter oben schon erörtert. Für die anderen oben aufgeführten Störungen wird ein Filter vorgeschlagen, der im Zusammenhang mit 3 näher erläutert wird. In 3 ist die Auswirkung einer temporären Störung auf die pneumatische Abklingkonstante der einzelnen Druckkreise veranschaulicht. Aufgetragen sind der Druck und die Abklingkonstante über der Zeit. Mit den Bezugsziffern 30, 31, 32 ist das Erreichen der Schließdrücke der einzelnen Druckluftkreise dargestellt. In der oberen Diagrammhälfte ist der Druckverlauf an einer integralen Stelle des Druckluftsystems dargestellt, beispielsweise im Mehrkreisschutzventil bevor die Druckluft auf die einzelnen Kreise aufgeteilt wird. Jedes mal wenn ein Druckluftkreis seinen Schließdruck erreicht, äußert sich das bei einer integralen Messwertaufnahme in einer Änderung der pneumatischen Abklingzeit. Die Änderung ergibt sich durch das Abkoppeln eines Vorratsbehälters in Folge des Abschließens eines Druckkreises. Es ergibt sich dann die im unteren Diagramm dargestellte Treppenfunktion der Abklingkonstante.Faults caused by temperature changes can be treated with temperature compensation. This issue has already been discussed above. For the other disorders listed above, a filter is proposed that is related to 3 is explained in more detail. In 3 the effect of a temporary disturbance on the pneumatic decay constant of the individual pressure circuits is illustrated. Plotted are the pressure and the decay constant over time. With the reference numbers 30 . 31 . 32 the achievement of the closing pressures of the individual compressed air circuits is shown. In the upper half of the diagram, the pressure curve is shown at an integral point of the compressed air system, for example in the multi-circuit protection valve before the compressed air is distributed to the individual circuits. Each time a compressed air circuit reaches its closing pressure, this manifests itself in an integral measured value recording in a change in the pneumatic cooldown. The change results from the uncoupling of a reservoir due to the completion of a pressure circuit. This results in the step function of the decay constant shown in the lower diagram.

Eine Störung durch eine zeitlich beschränkte Luftentnahme aus dem System wirkt sich im Druckverlauf durch einen plötzlichen, steileren Druckabfall aus, der sich nach dem Ende der Luftentnahme wieder auf die Druckabnahme entsprechend der Abklingkonstante des betreffenden Druckluftsystems beruhigt.A disturbance caused by a temporary removal of air from the system during the course of the pressure results in a sudden, steeper pressure drop, which calms down after the end of the air extraction to the pressure decrease corresponding to the decay constant of the relevant compressed air system.

Auf die aus den Messwerten berechnete aktuelle Abklingkonstante wird sich eine Luftmassenentnahme als kurzzeitige Absenkung der Abklingkonstante aus. Vor- und nach der Störung muss sich für die berechnete aktuelle Abklingkonstante wieder der gleiche Wert ergeben. Die Auswirkungen einer Störung auf Druckverlauf und berechnete aktuelle Abklingkonstante sind in der 3 mit der Bezugsziffer 33 eingetragen.On the calculated from the measured values actual decay constant is a mass air extraction as a brief lowering of the decay constant from. Before and after the disturbance, the same value must be given for the calculated decay constant. The effects of a disturbance on the pressure curve and calculated current decay constant are in the 3 with the reference number 33 entered.

Für eine rechnerische Filterung der Störgrößen können beide Zeitreihen herangezogen werden. Bevorzugt wird hier die rechnerische Filterung des Druckverlaufs. Also eine Filterung der originär aufgenommenen Messwerte. Eine Filterung von Störungen aus der abgeleiteten Größe der berechneten aktuellen Abklingkonstante wird als weniger bevorzugte Alternative offenbart.For a computational filtering of the disturbance variables both time series can be used. Preference is given here to the computational filtering of the pressure curve. So a filtering of the originally recorded measured values. Filtering of errors from the derived magnitude of the calculated current decay constant is disclosed as a less preferred alternative.

Eine bevorzugte Logik für einen rechnerischen Störgrößenfilter ist z. B. die folgende:
Die aufgenommenen oder berechneten Werte werden abgespeichert. Dann werden zunächst fünf zeitlich aufeinander folgende und abgespeicherte Werte genommen und aus den fünf Werten das Minimum gebildet. Das Minimum wird mit einer Toleranz multipliziert, die z. B. mit 30% angesetzt ist. Alle Werte, die sich nun oberhalb der Toleranz befinden, werden herausgefiltert. Das Herausfiltern der Störgrößen wird realisiert, indem alle Werte, die sich unterhalb der Toleranzgrenze befinden, mit 1 multipliziert werden, während alle Werte, die sich oberhalb der Toleranz befinden, mit 0 multipliziert werden. Somit sind nur noch die gültigen Werte vorhanden. Anschließend wird der Mittelwert über die gültigen Werte gebildet und abgespeichert und eventuell ausgegeben.A preferred logic for a computational disturbance filter is z. For example, the following:
The recorded or calculated values are saved. Then first five successive and stored values are taken and the minimum is formed from the five values. The minimum is multiplied by a tolerance, e.g. B. is set at 30%. All values that are now above the tolerance are filtered out. The filtering out of the disturbances is realized by multiplying by 1 all values which are below the tolerance limit, while multiplying all the values which are above the tolerance by 0. Thus, only the valid values are available. Subsequently, the mean value is formed over the valid values and stored and possibly output.

Bei Bedarf kann die Filteroperation zeitlich unbeschränkt fortgesetzt werden. Mit den zeitlich folgenden nächsten fünf Werten wird dann ebenso verfahren. Alle neuen Werte, die den Filter durchlaufen, werden nach demselben Verfahren gefiltert. Durch dieses Verfahren können Störungen zuverlässig ausgefiltert werde. Der Filter kann hierbei als Eingangsgrößen beliebige Größen verarbeiten. D. h. je nach Bedarf kann der Filter auf die Originalmesswerte der Drucksensoren oder auch auf die abgeleiteten Werte der aktuellen Volumenstromberechnung oder der aktuellen werte der Abklingkonstante angewandt werden.If necessary, the filter operation can be continued indefinitely. The same procedure is then followed with the next five values following in time. All new values that pass through the filter are filtered by the same procedure. By this method disturbances can be reliably filtered out. The filter can process any variables as input variables. Ie. as required, the filter can be applied to the original readings of the pressure sensors or to the derived values of the current flow calculation or the actual values of the decay constant.

Im Falle eines Diagnosesystems für die Druckluftanlage eines Nutzfahrzeugs wird in der Regel mit einer zeitlich begrenzten Abtastzeit gearbeitet, um die Energieressourcen des stillstehenden Fahrzeugs zu schonen. Zum Beispiel wird die Abtastzeit auf die weiter oben schon diskutierten 10 Minuten eingeschränkt. Die Anzahl der verwendeten Werte im Filter muss sich nach der Abtastzeit richten. Je kürzer die Abtastzeit, desto mehr Werte werden dafür benötigt. Für das erfindungsgemäße Diagnoseverfahren haben sich bei einer Abtastzeit von 10 Minuten die zuvor erwähnten fünf Werte bewährt. Wenn man davon ausgehen kann, dass eine Störung nicht länger als 10 Minuten dauert und sie sich nicht im Anschluss wiederholt, werden Störungen spätestens nach dem zweiten Wert zuverlässig herausgefiltert. Sollten diese Annahmen im Betrieb des Fahrzeugs nicht zutreffen, muss die Abtastzeit erhöht werden, bis sichergestellt ist, dass reguläre Störungen gegenüber der Abtastzeit hinreichend kurz sind.In the case of a diagnostic system for the compressed air system of a commercial vehicle is usually worked with a time-limited sampling time to conserve the energy resources of the stationary vehicle. For example, the sampling time is limited to the 10 minutes discussed above. The number of used values in the filter must be based on the sampling time. The shorter the sampling time, the more values are needed. For the diagnostic method according to the invention, the aforementioned five values have proven successful with a sampling time of 10 minutes. If one can assume that a disturbance does not last longer than 10 minutes and it does not repeat itself afterwards, disturbances are reliably filtered out at the latest after the second value. If these assumptions do not apply during operation of the vehicle, the sampling time must be increased until it is ensured that regular disturbances are sufficiently short compared to the sampling time.

Natürlich kann das ganze hier offenbarte Diagnoseverfahren wiederholt werden. Insbesondere kann das Diagnoseverfahren zyklisch wiederholt werden, indem es bei stillstehendem Fahrzeug in gewissen Zeitabständen wiederholt wird. So kann z. B. mit einem Zeitgeber alle 2 Stunden, alle 4 Stunden oder auch alle 24 Stunden das Druckluftsystem für die Abtastzeit von z. B. 10 Minuten abgetastet werden und eine Diagnose durchgeführt werden.Of course, all the diagnostic procedure disclosed here can be repeated. In particular, the diagnostic method can be cyclically repeated by repeating it at a certain time intervals when the vehicle is stationary. So z. B. with a timer every 2 hours, every 4 hours or every 24 hours, the compressed air system for the sampling time of z. B. be scanned for 10 minutes and carried out a diagnosis.

Claims

A method for detecting leaks in compressed air systems, in particular in compressed air systems in commercial vehicles, comprising: - taken with a measured value in one or more compressed air circuits values for pressure and alternatively for temperature and from this one or more pneumatic time constants of the compressed air system are determined, the appropriate are to indicate a current pressure drop in the system, - is closed by a decision logic by limiting comparison of the current pressure drop with predetermined values on a leak, with a decision logic by evaluating behavioral patterns of the compressed air system, a detected leakage is located closer, characterized in that a disturbance variable filter with a hardware or software-based logic filters out time-limited air mass extraction from the measured values or the values derived therefrom.

A method according to claim 1, characterized in that pressure gradients or exponential decay constants are calculated as pneumatic time constants.

Method according to one of claims 1 or 2, characterized in that are evaluated as behavior patterns of the compressed air system pressure curves or a switching behavior of valves of the system.

Method according to one of claims 1 to 3, characterized in that the pressure measured values are subjected to a temperature compensation.

Method according to one of claims 1 to 4, characterized in that a measure of the size of the leakage is determined.

A method according to claim 5, characterized in that a measure of the size of the leakage from the exponential Abklingkonstante and the storage volume of the compressed air circuit concerned or the relevant compressed air circuits is determined.

Method according to one of claims 1 to 6, characterized in that before the localization of the leakage, the closing pressures of the individual pressure circuits must be below.

Method according to one of claims 1 to 7, characterized in that an upstream pressure loss determination is performed before reaching the closing pressures of the compressed air system.

Method according to one of claims 1 to 8, characterized in that the sampling time of the measured value recording for pressure or temperature is adjustable in each case.

Method according to one of claims 1 to 9, characterized in that it is repeated cyclically.