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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben einer Druckluftversorgungsanlage, insbesondere für ein Kraftfahrzeug, das die folgenden Schritte umfasst:
- – Bestimmen der für einen Regenerationszyklus notwendigen Luftmenge QReg basierend auf einem aufbereiteten Luftvolumen QT und/oder einem Feuchte- und/oder einem Kondensat- und/oder einem Temperaturwert,
- – Unterbrechen der Druckluftförderung durch den Kompressor, wenn ein einstellbares Druckniveau in der Druckluftversorgungsanlage überschritten wird, wobei der Kompressor zum Unterbrechen der Druckluftförderung nicht von einem Antriebsstrang getrennt werden muss, und
- – Einleiten eines Regenerationszyklus wenn die bestimmte für den Regenerationszyklus notwendige Luftmenge QReg größer als ein einstellbares Mindestregenerationsvolumen QMin ist.
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Die Erfindung betrifft weiterhin eine Druckluftversorgungsanlage, die zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens ausgelegt ist.
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Druckluftversorgungsanlagen, insbesondere für Kraftfahrzeuge, umfassen neben einem Kompressor zur Drucklufterzeugung üblicherweise auch eine Trockenmittelpatrone, die über eine Ölabscheidefunktion verfügen kann, um die von dem Kompressor bereitgestellte Druckluft aufzubereiten. Dabei wird die erzeugt Druckluft insbesondere getrocknet, um nachgeordnete Verbraucher vor Korrosion zu schützen. Die noch feuchte Druckluft wird zu diesem Zweck durch die Trockenmittelpatrone geleitet, wobei das dort vorhandene Trockenmittel die Luftfeuchtigkeit absorbiert. Aufgrund des verwendeten Wirkprinzips kann das verwendete Trockenmittel jedoch nur eine bestimmte Menge an Luftfeuchtigkeit aufnehmen, bevor es gesättigt ist und im weiteren Verlauf nicht ausreichend getrocknete Druckluft an die Verbraucher verteilt würde.
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Um eine Sättigung des Trockenmittels zu verhindern, wird zeitweise bereits getrocknete Druckluft durch die Trockenmittelpatrone rückströmen gelassen, wobei die rückströmende Druckluft die in dem Trockenmittel gespeicherte Feuchtigkeit aufnimmt und aus der Druckluftversorgungsanlage entfernt. Eine solche Regenerationsphase des Trockenmittels wird üblicherweise am Anfang jeder Entlastungsphase, das heißt nach einem Unterbrechen der Druckluftförderung, eingelegt, wobei bereits bekannt ist, die zur Regeneration verwendete Luftmenge an das seit dem letzten Regenerationszyklus aufbereitete Luftvolumen anzupassen.
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Auf diese Weise werden mehrere kurze Regenerationsphasen, die einzeln nur ein geringes Regenerationsluftvolumen aufweisen würden, zu einem Regenerationszyklus mit einem größeren Regenerationsluftvolumen zusammengefasst, wobei das neue Regenerationsluftvolumen in etwa der Summe der einzelnen Regenerationsluftvolumina der kurzen Regenerationsphasen entspricht und größer als ein einstellbares Mindestregenerationsluftvolumen QMin ist. Unvermeidbare Schaltverluste beim Einleiten eines Regenerationszyklus können daher minimiert werden, da insgesamt weniger Regenerationszyklen durchgeführt werden müssen.
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Es kann vorgesehen sein, dass der Kompressor zur Unterbrechung der Druckluftförderung durch Druckluft betätigt wird. Das pneumatische Betätigen des Kompressors, insbesondere einer Schadraumventileinrichtung oder einer Kupplungssteuerung, zur Unterbrechung der Druckluftförderung durch Druckluft, ist eine ausgereifte und zuverlässige Möglichkeit, um benötigte Schaltzeiten der angesteuerten Ventileinrichtungen einzuhalten.
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Eine derartig aufgebaute Druckluftversorgungsanlage ist aus der
DE 199 11 741 B4 bekannt, wobei das durch die Trockenmittelpatrone geförderte Luftvolumen und die Temperatur zur Bestimmung der Sättigung des Trockenmittels herangezogen werden können.
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Weiterhin sind aus der
DE 195 15 895 A1 und der
DE 10 2005 057 004 B4 weitere Druckluftversorgungsanlagen bekannt, bei denen ein Feuchtesensor zur Bestimmung des Feuchtigkeitsgrades des Trockenmittels verwendet wird und/oder ein Absperrventil in der Förderleitung angeordnet ist, um einen Druckverlust in der Förderleitung während einer Regenerationsphase zu vermeiden.
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Nachteilig bei diesen Druckluftversorgungsanlagen ist der im Bereich des Kompressors komplexe Aufbau, der einen entsprechenden Raumbedarf besitzt.
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Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, dieses Problem zu lösen und einen vereinfachten Aufbau mit geringerem Platzbedarf zu ermöglichen.
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Diese Aufgabe wird mit den Merkmalen des unabhängigen Anspruchs gelöst.
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Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen.
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Das erfindungsgemäße Verfahren baut auf dem gattungsgemäßen Verfahren dadurch auf, dass der Kompressor zum Unterbrechen der Druckluftförderung durch ein hydraulisches Arbeitsmedium betätigt wird. Das Ansteuern des Kompressors zur Unterbrechung der Druckluftförderung durch ein hydraulisches Arbeitsmedium, zum Beispiel durch einen Anschluss an einen Motorölkreislauf des den Kompressor antreibenden Antriebsmotors des Kraftfahrzeugs, erlaubt ein Wegfallen der Verrohrung, die sonst zur Zuführung aufbereiteter Druckluft zum Kompressor notwendig wäre. Dieser Vorteil ist insbesondere dann gegeben, wenn bereits eine öldruckbasierte Lagerschmierung für eine Welle des Kompressors vorgesehen ist.
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Insbesondere kann vorgesehen sein, dass bei der Berechnung des aufbereiteten Luftvolumens QT das Volumen einer Förderleitung abgezogen wird. Das Leitungsvolumen der Förderleitung zwischen dem Kompressor und der Trockenmittelpatrone kann von dem aufbereiteten Luftvolumen QT abgezogen werden, welches auf Basis des geförderten Luftvolumens des Kompressors berechnet wird. Auf diese Weise kann das aufbereitete Luftvolumen QT genauer bestimmt werden.
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Besonders bevorzugt ist, dass ein TCO-Ventil in einer Förderleitung während einer unterbrochenen Druckluftförderung geschlossen wird. Durch ein TCO-Ventil in der Förderleitung können die Schaltverluste beim Einleiten einer Regenerationsphase weiter verringert werden, da das aus der Förderleitung entweichende Luftvolumen reduziert wird.
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Die Erfindung wird nun mit Bezug auf die begleitenden Zeichnungen anhand besonders bevorzugter Ausführungsformen beispielhaft erläutert.
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Es zeigen:
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1 eine erste Ausführungsform einer Druckluftversorgungsanlage;
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2 eine zweite Ausführungsform einer Druckluftversorgungsanlage und
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3 ein Flussdiagramm zur Veranschaulichung eines Regenerationsverfahrens.
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In den folgenden Zeichnungen bezeichnen gleiche Bezugszeichen gleiche oder gleichartige Teile.
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1 zeigt eine erste Ausführungsform einer Druckluftversorgungsanlage. Die dargestellte Druckluftversorgungsanlage 10 umfasst einen von einem Antriebsmotor 58 über einen Antriebsstrang 28 angetriebenen Kompressor 22, der Druckluft über eine Förderleitung 26 zu einer Druckluftaufbereitungsanlage 12 mit nachgeordnetem Mehrkreisschutzventil 46 fördert. Die Druckluftaufbereitungsanlage 12 umfasst neben der Lufttrocknerpatrone 14, die ein Trockenmittel enthält und weiterhin eine Ölabscheidefunktion aufweisen kann, ein Regenerationssteuerventil 18, ein Ablassventil 20 und ein im Zusammenhang mit der Unterbrechung der Druckluftforderung stehendes ESS-Steuerventil 16 Das Regenerationssteuerventil 18 ist geeignet, während eines Regenerationszyklus einen Druckluftpfad zur Umgehung eines Rückschlagventils 42 freizugeben In dem freigegebenen Umgehungspfad sind eine Drossel 38 zur Beschränkung der Rückstromrate durch die Lufttrocknerpatrone 14 und ein weiteres Rückschlagventil 44 angeordnet. Beim Betatigen des Regenerationssteuerventils 18 uber eine Steuerleitung 52 durch ein Steuergerat 34, wird zugleich das Ablassventil 20 geoffnet, wobei uber eine weitere Drossel 40 nach dem erneuten Schalten des Regenerationssteuerventils 18 ein zeitversetztes Schließen des Ablassventils 20 realisierbar ist, um ein Spülen der Forderleitung 26 zu ermöglichen. Unabhängig hiervon kann über eine weitere Steuerleitung 54 das ESS-Steuerventil 16 angesteuert werden, das ein TCO-Ventil 32, welches zugleich als Überdruckventil in der Förderleitung 26 wirkt, schließt. Das Mehrkreisschutzventil 46 ist über elektrische Leitungen 48, 50 ebenfalls an das Steuergerät 34 gekoppelt, wobei beispielsweise Druckmesswerte aus einzelnen Verbraucherkreisen an das Steuergerät 34 übertragen werden können. Ist das Druckniveau in beziehungsweise stromabwarts der Druckluftaufbereitungsanlage 12 ausreichend, kann der Kompressor 22 über ein weiteres ESS-Steuerventil 30 von dem Steuergerät 34 entlastet werden, um die Druckluftförderung zu unterbrechen und Energie einzusparen, wobei die Versorgung der Verbraucher aufgrund des ausreichend hohen Druckmittelvorrats, der sich in dem hohen Druck äußert, sichergestellt ist. Dies kann unabhängig von einem Regenerationszyklus erfolgen. Das weitere ESS-Steuerventil 30 wird von einem Druckversorgungsanschluss 56 mit einem Schaltmedium druckversorgt, wobei es sich bei dem Schaltmedium beispielsweise um aufbereitete Druckluft oder um ein hydraulisches Schaltmedium, zum Beispiel Motoröl, handeln kann. Das Steuergerät 34 verfügt weiterhin über einen Anschluss an einem CAN-Bus 36, über den beispielsweise Fahrzeuginformationen und Steuerbefehle zwischen verschiedenen Steuergeräten ausgetauscht werden können. Da die Funktionsweise der hier dargestellten Druckluftaufbereitungsanlage dem Fachmann an sich bekannt ist, kann auf eine genauere Beschreibung an dieser Stelle verzichtet werden.
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2 zeigt eine zweite Ausführungsform einer Druckluftversorgungsanlage. Im Gegensatz zu der aus 1 bekannten Druckluftversorgungsanlage 10 steuert das ESS-Steuerventil 16 den Kompressor 22 an, um auf diese Weise eine Unterbrechung der Druckluftförderung zu erreichen. Ein separates TCO-Ventil in der Förderleitung 26 ist nicht dargstellt, könnte jedoch vorgesehen werden. Die Druckversorgung des ESS-Steuerventils 16 erfolgt, analog zu der Druckversorgung des weiteren ESS-Steuerventils 30, über einen Druckversorgungsanschluss 56, der analog zu 1 beispielsweise mit einem pneumatischen oder einem hydraulischen Schaltmedium druckversorgt wird. Weiterhin ist in dem Antriebsstrang 28 eine Kupplung 24 angeordnet, um den Kompressor 22 vollständig von dem Antriebsmotor 58 zu entkoppeln. Bei der Ausführungsform gemäß 2 wird die Ansteuerung der Kupplung durch das weitere ESS-Steuerventil 30 vorgenommen.
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Für den Fachmann sind weitere Ausführungsformen von Druckluftversorgungsanlagen 10 leicht konstruierbar, weshalb die in den 1 und 2 dargestellten Druckluftversorgungsanlagen 10 nur beispielhaft zu verstehen sind. Beispielsweise können die einzelnen Merkmale der dargstellten Druckluftversorgungsanlagen in unterschiedlicher Weise miteinander kombiniert werden.
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3 zeigt ein Flussdiagramm zur Veranschaulichung eines Regenerationsverfahrens. Ausgangspunkt von 3 ist ein Normalbetrieb der Druckluftaufbereitungsanlage mit Druckluftförderung und Druckluftaufbereitung in Schritt 100. Während Druckluft gefördert und aufbereitet wird, wird gleichzeitig die aufbereitete Luftmenge QT seit dem letzten Regenerationszyklus berechnet, Schritt 102. Das Berechnen der aufbereiteten Luftmenge QT kann beispielsweise durch ein Steuergerät der Druckluftaufbereitungsanlage zyklisch oder kontinuierlich erfolgen, wobei als Basis zur Berechnung der aufbereiteten Luftmenge QT insbesondere die Drehzahl der Kompressors und sein Hubraum herangezogen wird. Anhand der aufbereiteten Luftmenge QT kann in Schritt 104 die zur Regeneration des Trockenmittels in der Lufttrocknerpatrone notwendige Regenrationsluftmenge QReg abgeschätzt werden. Die Abschätzung kann beispielsweise auf Basis einer parametrisierten Tabelle oder über eine Formel durch das Steuergerät erfolgen. Die so abgeschätzte Regenerationsluftmenge QReg kann in Schritt 106 durch einen Feuchtewert korrigiert werden, wobei der Feuchtewert beispielsweise die Luftfeuchtigkeit der getrockneten Druckluft und/oder die Luftfeuchtigkeit der noch nicht getrockneten Druckluft berucksichtigt ist die Druckluft nicht ausreichend getrocknet, ist die Kapazitat der Lufttrocknerpatrone erschopft, so dass eine intensive Regeneration mit einer großen Regenerationsluftmenge QReg notwendig erscheint. Anschließend wird in Schritt 108 eine Korrektur der Regenerationsluftmenge QReg durch einen Kondensatwert vorgenommen, wobei der Kondensatwert beispielsweise eine Flussigkeitsansammlung innerhalb der Lufttrocknerpatrone repräsentiert, die ebenfalls ein Anzeichen für eine erschopfte Trocknungskapazität der Lufttrocknerpatrone darstellen kann. Auch in diesem Fall kann eine intensive Regeneration des Trockenmittels durch eine große Regenerationsluftmenge QReg sinnvoll sein. Schließlich wird in Schritt 110 die Regenerationsluftmenge QReg nochmals durch einen Temperaturwert korrigiert, wobei dieser insbesondere die unterschiedliche Aufnahmekapazität für Luftfeuchtigkeit der Regenerationsluft berücksichtigt, um eine ausreichende Regeneration des Trockenmittels zu erreichen. Ist die so ermittelte Regenerationsluftmenge QReg größer als ein einstellbares Mindestregenerationsvolumen QMin, Schritt 112-Ja, wird in Schritt 114 ein Regenerationszyklus mit der bestimmten Regenerationsluftmenge QReg durchgeführt und anschließend bei Schritt 100 fortgefahren. Ist die berechnete Regenerationsluftmenge QReg jedoch nicht größer als ein einstellbares Mindestregenerationsvolumen QMin, Schritt 112-Nein, entfällt eine Regenerationsphase am Beginn einer nächsten Entlastungsphase und es wird mit Schritt 100 fortgefahren. Das Durchführen eines Regenerationszyklus in Schritt 114 fällt vorzugsweise mit dem Anfang einer Entlastungsphase zusammen.
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Die Reihenfolge beziehungsweise das Vorhandensein der Schritte 106, 108 und 110 sind optional Weiterhin kann das Bestimmen der Regenerationsluftmenge QReg, Schritt 104, auch auf Basis des Feuchtewertes oder des Kondensatwertes erfolgen, wobei dann eine Korrektur der Regenerationsluftmenge basierend auf der aufbereiteten Luftmenge QT erfolgen kann. Zur Verbesserung der Abschatzung der Regenerationsluftmenge kann insbesondere vorgesehen sein, zusatzlich zur Feuchtigkeit der getrockneten Druckluft auch die Feuchtigkeit der noch nicht getrockneten Luft zu bestimmen, um die abgeschiedene Flüssigkeitsmenge ermitteln zu können.
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Bezugszeichenliste
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- 10
- Druckluftversorgungsanlage
- 12
- Druckluftaufbereitungsanlage
- 14
- Lufttrocknerpatrone
- 16
- ESS-Steuerventil
- 18
- Regenerationssteuerventil
- 20
- Ablassventil
- 22
- Kompressor
- 24
- Kupplung
- 26
- Forderleitung
- 28
- Antriebsstrang
- 30
- weiteres ESS-Steuerventil
- 32
- TCO-Ventil
- 34
- Steuergerät
- 36
- CAN-Bus
- 38
- Drossel
- 40
- weitere Drossel
- 42
- Rückschlagventil
- 44
- weiteres Rückschlagventil
- 46
- Mehrkreisschutzventil
- 48
- elektrische Leitung
- 50
- elektrische Leitung
- 52
- Steuerleitung
- 54
- weitere Steuerleitung
- 56
- Druckversorgungsanschluss
- 58
- Antriebsmotor
- 100
- Normalbetrieb
- 102
- Berechnen der aufbereiteten Luftmenge QT
- 104
- Bestimmen der Regenerationsluftmenge QReg
- 106
- Korrektur von QReg mit Feuchtewert
- 108
- Korrektur von QReg mit Kondensatwert
- 110
- Korrektur von QReg mit Temperaturwert
- 112
- QReg > Qmin?
- 114
- Regenerationsbetrieb
