DE102007035163A1

DE102007035163A1 - Druckluftsystem

Info

Publication number: DE102007035163A1
Application number: DE102007035163A
Authority: DE
Inventors: Eduard Dr. Gerum; Mathias Mayr; Huba Dr. Németh; Michael Herges
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: 2007-07-25
Filing date: 2007-07-25
Publication date: 2009-01-29
Anticipated expiration: 2027-07-26
Also published as: CN101680357B; BRPI0814596A2; CA2692613C; EP2173987A1; JP2010534305A; US8371275B2; US20100147271A1; RU2467182C2; KR20100045951A; KR101419096B1; WO2009013006A1; RU2010106648A; CA2692613A1; DE102007035163B4; JP5473910B2; CN101680357A

Abstract

Ein Druckluftsystem zur Versorgung eines Drucklufteinblasungsmoduls (9) einer turboaufgeladenen Brennkraftmaschine und der pneumatischen Anlagen des Fahrzeugs umfasst einen Kompressor (1), der über eine Leitung (20) mit einem Druckbehälter (7) zur Versorgung eines Drucklufteinblasungsmoduls (9) verbunden ist, und eine Einrichtung (10) zur Druckluftaufbereitung mit einem Lufttrockner und einer Druckregelung zur Versorgung von Druckkreisen (11 bis 14) für druckluftbetätigte Verbraucher, wobei die Leitung (20) zur Versorgung des Drucklufteinblasungsmoduls (9) bereits vor der Einrichtung (10) zur Druckluftaufbereitung abgezweigt wird.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Druckluftsystem nach dem Oberbegriff des Anspruches 1.
Die DE 10 2006 008 783 offenbart eine Frischgasversorgungseinrichtung für eine turboaufgeladene Turbobrennkraftmaschine. Dabei wird ein Kompressor betrieben, hinter dem ein Lufttrockner angeordnet ist, um die getrocknete Luft einer Druckkammer zuzuführen. Der Lufttrockner ist bei Betrieb des Kompressors dauernd in Betrieb, was einen vergleichsweise hohen Aufwand bedeutet, insbesondere weil die zu trocknende Luft etwa 10% der Luftmenge wiederum zur Regeneration des Trockenmittels braucht. Im Hinblick auf den Bauraum, das Gewicht und den Verbrauch kann ein solches Druckluftsystem daher optimiert werden.
Eine Lufttrocknung ist zwar für ein Drucklufteinblasungsmodul für eine turboaufgeladene Bremskraftmaschine nur begrenzt notwendig, allerdings wenn mit der Druckluft auch andere Druckluftverbraucher, wie ein Bremssystem, Luftfederung und Nebenverbraucher betrieben werden sollen, ist eine Lufttrocknung wichtig, um ein Befüllen der Druckbehälter und Leitungen mit Wasser zu vermeiden, insbesondere weil hierdurch Probleme durch Eisbildung und Korrosion auftreten können.
Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung ein Druckluftsystem zur Versorgung einer turboaufgeladenen Kolbenbrennkraftmaschine zu schaffen, deren Betrieb optimiert und flexibel ausgestaltet ist.
Diese Aufgabe wird mit einem Druckluftsystem mit den Merkmalen des Anspruches 1 gelöst.
Erfindungsgemäß ist bei dem Druckluftsystem die Leitung zur Befüllung des Vorratsbehälters zur Versorgung eines Drucklufteinblasungsmoduls in Strömungsrichtung der Luft vor der Einrichtung zur Druckluftaufbereitung abgezweigt. Dadurch versorgt der Kompressor zwar sowohl den Vorratsbehälters zur Versorgung eines Drucklufteinblasungsmoduls als auch die Einrichtung zur Druckluftaufbereitung, allerdings über getrennte Leitungen, so dass ein variabler Betrieb des Druckluftsystems ermöglicht wird. Insbesondere wird nicht mehr die gesamte Luftmenge der Einrichtung zur Druckluftaufbereitung zugeführt.
Der Kompressor ist über eine erste Leitung mit dem Druckbehälter zur Versorgung eines Drucklufteinblasungsmoduls und über eine zweite Leitung mit den Druckbehältern für druckluftbetätigte Verbraucher verbunden. Durch die Aufspaltung der Druckluft aus dem Kompressor in zwei Leitungen, kann wahlweise eine Versorgung mit Druckluft zu dem Drucklufteinblasungsmodul und/oder den Druckbehälter für druckluftbetätigte Verbraucher bereitgestellt werden. Die Dauer der Druckluftversorgung kann jedoch individuell abgestimmt sein.
Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist in einer Leitung zwischen Kompressor und der Einrichtung zur Druckluftaufbereitung mindestens ein schaltbares Ventil vorgesehen, um bei ausreichender Befüllung der Druckbehälter für druckluftbetätigte Verbraucher die Druckluftversorgung abzuschalten. Dadurch kann die Druckluftaufbereitung immer dann durchgeführt werden, wenn die entsprechenden Druckbehälter aufgefüllt werden sollen. Sofern die Druckbehälter befüllt sind, kann die Einrichtung zur Druckluftaufbereitung mit dem Lufttrockner abgeschaltet werden, so dass der Lufttrockner eine Regenerationsphase durchlaufen kann. Dieses Vorgehen ist besonders effizient, weil der hohe Energieaufwand für die Lufttrocknung nur in bestimmten Phasen des Betriebes des Druckluftsys tems erfolgen muss und eine Regeneration einer Lufttrocknerkartusche ermöglicht wird.
Um ein Rückströmen in der Leitung zu dem Drucklufteinblasungsmodul zu vermeiden, kann vor dem Druckbegrenzungsventil ein Rückschlagventil angeordnet sein. Insbesondere wenn das Entlüftungsventil geschaltet wird, wird so eine Rückströmung vermieden.
Vorzugsweise wird über entsprechende Drucksensoren ein erstes Steuersignal generiert, wenn hinter dem Rückschlagventil ein Maximaldruck erreicht ist, und ein zweites Steuersignal generiert, wenn in der Leitung zur Versorgung der Einrichtung zur Druckluftaufbereitung ein vorbestimmter Maximaldruck erreicht ist. Ferner kann eine logische Schalteinrichtung vorgesehen sein, die ein drittes Steuersignal generiert, wenn das erste und das zweite Steuersignal vorliegen. Dadurch kann vorzugsweise über das dritte Steuersignal ein Entlüftungsventil angesteuert werden, dass in einer Förderleitung des Kompressors angeordnet ist, insbesondere vor der Abzweigung der Leitungen. Alternativ ist es möglich, über das dritte Steuersignal ein Ventil eines Energiesparsystems anzusteuern, mittels dem der Kompressor abgeschaltet werden kann.
Vorzugsweise ist in der Leitung zwischen dem Kompressor und dem Druckbehälter zur Versorgung eines Drucklufteinblasungsmodul ein Druckbegrenzungsventil angeordnet. Dieses gewährleistet, dass bei Überschreiten eines vorbestimmten Druckes ein Abschalten des Kompressors und/oder eine Entlüftungsventils möglicht ist, insbesondere wenn das Drucklufteinblasungsmodul keine Druckluft mehr benötigt.
Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist das Entlüftungsventil in einer Förderleitung des Kompressors vor einer Verzweigung der Leitungen zu dem Drucklufteinblasungsmodul und den Druckbehältern für druckluftbetätigte Verbraucher angeordnet und schaltbar ausgebildet. Vorzugsweise erfolgt das Schalten über Steuersignale, die durch das Druckbegrenzungsventil und das schaltbare Ventil vor der Einrichtung zur Druckluftaufbereitung generiert werden. Insbesondere kann das Entlüftungsventil automatisch abgeschaltet werden, wenn das Überdruckventil schließt und die Einrichtung zur Druckluftaufbereitung keine Druckluft mehr benötigt. Hierfür kann beispielsweise ein logisches Ventil zum Schalten des Entlüftungsventils vorgesehen sein.
Vorzugsweise ist in der Leitung zu dem Drucklufteinblasungsmodul hinter dem Druckbegrenzungsventil ein Überströmventil vorgesehen, das einen höheren Öffnungsdruck als zumindest ein Druckbehälter für druckluftbetätigte Verbraucher aufweist. Dadurch kann die Befüllungsreinfoige der Druckbehälter vorgegeben werden.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels mit Bezug auf die beigefügte Zeichnung näher erläutert. Es zeigt:
1 ein Druckschaltbild eines erfindungsgemäßen Druckluftsystems.
Das Druckluftsystem umfasst einen Kompressor 1, der Frischluft ansaugt und beispielsweise über eine Brennkraftmaschine angetrieben ist. Der Kompressor 1 ist über eine Förderleitung 22 mit einem Entlüftungsventil 2 verbunden, hinter dem eine Abzweigung vorgesehen ist, die eine Unterteilung in eine ersten Leitung 20 und eine zweiten Leitung 21 vornimmt.
Die erste Leitung 20 dient zur Versorgung eines Vorratsbehälters 7 zur Versorgung eines Drucklufteinblasungsmoduls 9, insbesondere für eine Brennkraftmaschine. Dabei ist in der Leitung 20 hinter dem Entlüftungsventil 2 ein Rückströmventil 4 vorgesehen, das vor einem Druckbegrenzungsventil 5 angeordnet ist. Hinter dem Druckbegrenzungsventil 5 ist ein Überströmventil 6 vorgesehen. An dem Druckbehälter 7 ist ein automatisches Entwässerungsventil 8 angeschlossen, um eine gewisse Feuchtigkeitsabfuhr zu ermöglichen.
Die zweite Leitung 21 ist über ein schaltbares Ventil 15 mit einer Einrichtung 10 zur Druckluftaufbereitung verbunden, die einen Lufttrockner und eine Druckregelung zur Versorgung einzelner Druckbehälter 11 bis 14 aufweist. Dabei können die Druckbehälter 11 und 12 für einen Betriebsbremskreis eingesetzt werden, die druckluftbetätigte Verbraucher besitzen. Der Druckbehälter 13 kann beispielsweise zum Betrieb einer Feststellbremse oder eines Anhängers dienen. Der Druckbehälter 14 kann zum Betrieb anderer Nebenverbraucher, beispielsweise einer Kupplung eingesetzt werden. Die Druckbehälter 11 bis 14 können insbesondere an einem Nutzfahrzeug für ein Bremssystem eingesetzt werden.
Im Betrieb fördert der Kompressor 1 Druckluft über das Entlüftungsventil 2 zu den Leitungen 20 und 21. Wenn der Luftdruckbedarf an der ersten Leitung 20 nicht mehr vorliegt und hinter dem Druckbegrenzungsventil 5 ein vorbestimmter Maximaldruck erreicht ist, schaltet das Druckbegrenzungventil 5 ab und es wird ein erstes Steuersignal über eine Steuerleitung 23 an ein logisches Ventil 3, vorzugsweise mit AND-Funktion, abgegeben. Das Rückströmventil 4 verhindert ein Rückströmen der Druckluft.
Wenn an der zweiten Leitung 21 die Einrichtung 10 zur Druckluftaufbereitung mit dem Druckregler feststellt, dass die Druckbehälter 11 bis 14 keine Druckluft mehr benötigen und ein vorbestimmter Maximaldruck erreicht ist, wird das schaltbare Ventil 15 über ein Steuersignal abgeschaltet und über eine Steuerleitung 24 wird ein zweites Steuersignal zu dem logischen Ventil 3 gegeben.
Wenn also sowohl durch das Druckbegrenzungsventil 5 ein erstes Steuersignal als auch durch die Einrichtung 10 zur Druckluftaufbereitung ein zweites Steuersignal generiert wird, dann wird über das logische Ventil 3 ein drittes Steuersignal erzeugt, das dann auch das Entlüftungsventil 2 abgeschaltet. Dadurch erfolgt eine Druckluftabnahme nur in Fällen, in denen die Versorger auch entsprechende Druckluft benötigen. Das logisch Ventil 3 als Schalteinrichtung kann Steuersignale in Form von pneumatischen Drücke verarbeiten. Es ist auch möglich, Steuersignale in Form von elektrischen Signalen zu verwenden.
Optional kann dann auch der Kompressor 1 oder ein Antrieb bzw. Stromversorgung des Kompressors 1 abgeschaltet werden. Hierfür ist an dem Kompressor 1 ein Ventil 16 oder eine Kupplung 17 als Schalteinrichtung vorgesehen, mittels dem oder der der Kompressor 1 bei Vorliegen des dritten Steuersignals abschaltbar ist.
Um die Befüllung der Druckbehälter 11 bis 14 in einer bestimmten Reihenfolge vorzunehmen, kann an der ersten Leitung 20 das Überströmventil 6 auf einen bestimmten Öffnungsdruck eingestellt sein. Der Öffnungsdruck kann größer sein als der Druck zum Befüllen der Druckbehälter 11 und 12 für die Betriebsbremskreise, so dass zunächst die Druckbehälter 11 und 12 befüllt werden und dann bei weiterem Anstieg des Druckes das Überströmventil 6 öffnet und erst dann eine Versorgung des Vorratsbehälters 7 erfolgt.
Durch das Abschalten der Druckluftversorgung ist es bei der Einrichtung zur Druckluftaufbereitung möglich, den Lufttrockner zu regenerieren, insbesondere wird dieser nur in bestimmten Interwallen eingeschaltet, was den Wirkungsgrad des Druckluftsystems erhöht.
Es ist möglich, bei dem erfindungsgemäßen Druckluftsystem die Ventile 2, 4, 5, 6 und 15 in einem gemeinsamen Modul zu integrieren, das auch mit einer Steuerung gekoppelt sein kann. Ferner ist es möglich, an dem Drucklufteinblasungsmodul 9 eine Heizkartusche vorzusehen, insbesondere um eine Einfrierung in diesem Bereich zu vermeiden.
Statt des dargestellten logischen Ventils 3 kann die Funktion der Steuerung des Entlüftungsventils, sowie des schaltbaren Ventils 15 auch durch eine externe Steuerung vorgenommen werden, die entsprechende Schaltsignale erhält und ausgibt.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

- DE 102006008783 [0002]

Claims

Druckluftsystem zur Versorgung einer turboaufgeladenen Brennkraftmaschine, mit einem Kompressor (1), der über eine Leitung (20) mit einem Vorratsbehälter (7) zur Versorgung eines Drucklufteinblasungsmoduls (9) verbunden ist, und einer Einrichtung (10) zur Druckluftaufbereitung mit einem Lufttrockner und einer Druckregelung zur Versorgung von Druckbehälter (11 bis 14) für druckluftbetätigte Verbraucher, dadurch gekennzeichnet, dass die Leitung (20) zur Befüllung des Vorratsbehälters (7) zur Versorgung eines Drucklufteinblasungsmoduls (9) in Strömungsrichtung der Luft vor der Einrichtung (10) zur Druckluftaufbereitung abgezweigt wird.
Druckluftsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass in einer Leitung (21) zwischen Kompressor (1) und der Einrichtung zur Druckluftaufbereitung (10) mindestens ein schaltbares Ventil (15) vorgesehen ist, um bei ausreichender Befüllung der Druckbehälter (11 bis 14) für druckluftbetätigte Verbraucher die Druckluftversorgung abzuschalten.
Druckluftsystem nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass in der Leitung (20) zur Befüllung des Vorratsbehälters (7) zur Versorgung eines Drucklufteinblasungsmoduls (9) ein Rückschlagventil (4) vorgesehen ist.
Druckluftsystem nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass ein erstes Steuersignal generiert wird, wenn hinter dem Rückschlagventil (4) oder einem weiteren Ventil (5) ein Maximaldruck erreicht ist und ein zweites Steuersignal generiert wird, wenn in der Leitung (21) zur Versorgung der Einrichtung (20) zur Druckluftaufbereitung ein vorbestimmter Maximaldruck erreicht ist.
Druckluftsystem nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass eine logische Schalteinrichtung (3) vorgesehen ist, die ein drittes Steuersignal generiert, wenn das erste und das zweite Steuersignal vorliegen.
Druckluftsystem nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuersignale als pneumatische Drücke generiert werden.
Druckluftsystem nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuersignale elektrische Signale sind.
Druckluftsystem nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein schaltbares Entlüftungsventil (2) in einer Förderleitung (22) des Kompressors (1) angeordnet ist.
Druckluftsystem nach einem der Ansprüche 8, dadurch gekennzeichnet, dass das schaltbare Entlüftungsventil (2) vor einer Aufteilung in die erste Leitung (20) und die zweite Leitung (21) vorgesehen ist.
Druckluftsystem nach einem der Ansprüche 5 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass ein Ventil (16) oder eine Kupplung (17) vorgesehen ist, mittels dem oder der der Kompressor (1) bei Vorliegen des dritten Steuersignals abschaltbar ist.
Druckluftsystem nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in der Leitung (20) zwischen dem Kompressor (1) und dem Vorratsbehälter (7) zur Versorgung eines Drucklufteinblasungsmoduls (9) ein Ventil (5) angeordnet ist, das bei Erreichen eines definierten Drucks die Förderung zum Vorratsbehälter (7) unterbricht.
Druckluftsystem nach einem der vorigen Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, dass in der Leitung (20) zu dem Vorratsbehälter (7) zur Versorgung eines Drucklufteinblasungsmoduls (9) ein Überströmventil (6) vorgesehen ist, das einen höheren Öffnungsdruck als zumindest ein Teil der Druckbehälter (11 bis 14) für druckluftbetätigte Verbraucher aufweist.
Druckluftsystem nach einem der vorigen Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, dass der Vorratsbehälter (7) zur Versorgung eines Drucklufteinblasungsmoduls (9) mit einem Entwässerungsventil (8) ausgestattet ist.