-
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betrieb von Druckluft-Bremsen gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Daneben betrifft die Erfindung eine Einrichtung zum Betrieb von Druckluft-Bremsen, insbesondere zur Durchführung des Verfahrens.
-
Schwere Fahrzeuge wie Lastkraftwagen mit und ohne Anhänger sowie Busse usw. sind mit Druckluft-Bremsen ausgestattet. Aus Sicherheitsgründen kann das Bremssystem voneinander unabhängige Bremskreise aufweisen. In vielen Ländern ist für schwere Fahrzeuge ein Antiblockiersystem (ABS) als Bremseingriffsregelung vorgesehen. Gesteuert wird das ABS durch ein eigenes elektronisches Bremsensteuergerät. Derartige Steuergeräte können in Fahrzeugen auch für andere Zwecke vorgesehen sein und werden als ECU (Electronic Control Unit) bezeichnet. Die für das ABS vorgesehene ECU wertet typischerweise nur die für ein blockierfreies Bremsen benötigten Daten aus.
-
Modernere Fahrzeuge sind mit einem elektronischen Bremssystem (EBS) ausgerüstet. Die Stellung eines Bremspedals wird elektronisch erfasst und in ein Signal zur Ansteuerung der Bremsen umgesetzt. Es handelt sich um ein elektronisch-pneumatisches System, welches parallel zum ohnehin vorhandenen mechanisch-pneumatischen System vorgesehen ist, so dass bei Ausfall der Elektronik die Druckluft-Bremse weiterhin betätigbar ist. In das EBS ist üblicherweise auch die Funktion des ABS integriert, ebenso weitere Funktionen zur Beeinflussung des Fahrverhaltens. Diese Funktionen werden von den verschiedenen Herstellern zum Teil unterschiedlich bezeichnet, beispielsweise ESR (Elektronische Schlupfregelung) und ESP (Elektronisches Stabilitätsprogramm).
-
Sensoren und Aktuatoren sind bestimmten ECUs zugeordnet. Die ECUs lesen Daten der ihnen zugeordneten Sensoren und Aktuatoren aus. Die ECUs tauschen mit anderen ECUs die Daten über einen Datenbus aus, so auch die ECU für das EBS. In Fahrzeugen ist typischerweise ein CAN-Bus als Datenbus vorgesehen. Dessen Auflösung und Geschwindigkeit sind relativ gering aber für die Zwecke des EBS ausreichend. Gleiches gilt für den Fall, dass statt des EBS ein ABS oder eine andere Bremseingriffsregelung vorgesehen sind.
-
Neben der ECU für ein ABS oder EBS können im Fahrzeug weitere ECUs vorgesehen sein, etwa im Zusammenhang mit der Motorelektronik, der Anzeige von Daten am Armaturenbrett und für die elektronische Steuerung der Druckluft-Erzeugung. Die Druckluft wird von einem Kompressor erzeugt und in mindestens einem Behälter gespeichert, aus welchem die Druckluftverbraucher nach Bedarf gespeist werden. Bei Zwangsantrieb des Kompressors durch den Fahrzeugmotor wird der Luftdruck im Behälter durch ein Überdruckventil geregelt, welches zyklisch Luft ablässt. In moderneren Systemen fördert der Kompressor nach Bedarf und kann durch Öffnen eines Ventils ohne Kompression mitlaufen oder durch eine Kupplung vom Antrieb getrennt werden, insbesondere in Abhängigkeit vom Druck des Behälters.
-
Die erzeugte Druckluft weist einen hohen Wassergehalt auf. Ein Teil des Wassers fällt durch Kondensation aus und kann abgelassen werden. Ein anderer Teil des Wassers ist in der gesättigten Druckluft vorhanden. Diese wird deshalb durch einen Lufttrockner geleitet. Die Feuchtigkeit wird von einem Trockenmittel, insbesondere in Form einer Trocknerkartusche, aufgenommen. Das Trockenmittel muss regelmäßig regeneriert werden durch Zufuhr trockener Luft, welche dem Druckluft-System entnehmbar ist. Die Regenerationszyklen des Lufttrockners können durch eine eigene ECU gesteuert werden, welche mit den anderen ECU des Fahrzeugs über den Datenbus verbunden sein kann. Die ECU des Luftrockners kann zugleich auch die Kompressorsteuerung übernehmen und empfängt Daten von Drucksensoren. Diese geben zumindest den Druck im Behälter wieder, können aber zusätzlich an verschiedenen Stellen des Druckluft-Systems angeordnet sein, etwa in einzelnen Brems-Kreisen, an den Bremsen und/oder am Lufttrockner.
-
Besonders wichtig für die Funktion der Druckluft-Bremse ist die Dichtigkeit des Druckluft-Systems. Der Luftdruck wird zumindest am Armaturenbrett für das Bedienungspersonal angezeigt, bisher vorzugsweise der Druck im Behälter oder in den Bremskreisen. Sinnvoll interpretierbar bezüglich der Dichtigkeit ist aber in den meisten Fällen nur eine Messung bei stehendem Fahrzeug bzw. bei ausgeschaltetem Motor, d. h. ohne Betätigung der Bremsen und ohne Regeneration des Trockners und ohne laufenden Kompressor. Erkannt werden bisher nur Undichtigkeiten im Vorratssystem der Druckluftbremsanlage, nicht jedoch Undichtigkeiten in Leitungen und Volumina, die beim Bremsen mit Druck beaufschlagt werden.
-
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Erkennung von Undichtigkeiten im Druckluft-System auch im laufenden Betrieb des Fahrzeugs.
-
Das erfindungsgemäße Verfahren weist die Merkmale des Anspruchs 1 auf. Das Bremsensteuergerät liest unmittelbar Daten von mindestens einer Druckmessung der Druckluft aus und verarbeitet diese für eine Diagnose. Drucksensoren sind unmittelbar, also nicht über den CAN-Bus, an das Bremsensteuergerät angeschlossen und können so die ermittelten Druckwerte mit hoher Auflösung und Geschwindigkeit an das Bremsensteuergerät übergeben. Im Bremsensteuergerät ist eine Korrelation der Druckwerte mit den Daten von Raddrehzahlsensoren, mit einer Bremspedalstellung oder einem Bremspedaldruck möglich. Dadurch können Leckagen im Druckluft-System der Bremse, etwa in den Leitungen oder Bremszylindern im Betrieb erkannt werden.
-
Möglich ist auch eine Korrelation der Druckwerte mit den Aktionen der Bremseingriffsregelung (ABS, EBS, ESR usw.), um den gewollten Luftverbrauch von Leckagen unterscheiden zu können. Sofern die mit den zur Verfügung gestellten Daten durchgeführten Berechnungen auf eine Leckage hindeuten, kann eine Warnung an das Bedienungspersonal und/oder ein Eintrag in einen Fehlerspeicher des Fahrzeugs ausgelöst werden. Die Übermittlung derartiger Fehlerhinweise erfolgt vorteilhafterweise über den Datenbus, etwa von ECU zu ECU.
-
Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren ist auch eine Überwachung und Erkennung von Undichtigkeiten in einzelnen Bremskreisen möglich. Daneben können die ermittelten Drucksignale, welche im Bremsensteuergerät zur Verfügung stehen, an andere ECUs übermittelt werden, um die Gesamtzahl der Sensoren im Fahrzeug zu reduzieren.
-
Erfindungsgemäß ist auch eine Korrelation der Druckwerte mit dem Status des Kompressors, der Kompressorsteuerung oder der Regeneration des Trockners durchführbar, insbesondere mit Informationen von einer elektronisch gesteuerten Luftaufbereitung, um Fehlalarme zu vermeiden.
-
Die Vorteile der erfindungsgemäßen Lösung liegen insbesondere in einer besseren Diagnose des Bremssystems, kürzeren Diagnosezeiten in der Werkstatt, Vermeidung des Austausches von falschen Teilen und einer höheren Betriebssicherheit des Bremssystems.
-
Eine erfindungsgemäße Einrichtung zum Betrieb von Druckluft-Bremsen, insbesondere zur Durchführung des genannten Verfahrens, weist die Merkmale des Anspruchs 6 auf. Danach ist ein Bremsensteuergerät, insbesondere mit Bremseingriffsregelung vorgesehen, wobei ein oder mehrere Drucksensoren für Druckluft dem Bremsensteuergerät zugeordnet und deren Messwerte vom Bremsensteuergerät auslesbar sind. Vorteilhafterweise ist der mindestens eine Drucksensor in einem Bremskreis, in mehreren Bremskreisen oder im Druckluft-System außerhalb der Bremskreise angeordnet und misst insbesondere einen Luftdruck im Bremskreis bzw. einen Systemdruck. Drucksensoren können auch an anderer Stelle vorgesehen sein, etwa in Bremsleitungen oder an Bremszylindern.
-
Ein erfindungsgemäßes Fahrzeug weist eine Einrichtung mit den voranstehenden Merkmalen auf.
-
Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung im Übrigen und aus den Ansprüchen. Vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung werden nachfolgend anhand von Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
-
1 ein Schaltbild mit Bremsensteuergerät, angeschlossenen Sensoren und Aktuatoren und mit einem Teil eines pneumatischen Systems in einem Kraftfahrzeug mit Druckluftbremsen,
-
2 eine Abwandlung der Darstellung gemäß 1.
-
Ein pneumatisches Bremssystem für ein Kraftfahrzeug mit zwei Achsen weist ein Fußbremsventil 10, ein Handbremsventil 11, je Vorderrad 12, 13 einen Bremszylinder 14, 15, je Hinterrad 16, 17 (hier als Zwillingsreifen) je einen Bremszylinder 18, 19 mit Feststellfunktion sowie zwei Druckluft-Behälter 20, 21 für zwei getrennte Bremskreise auf. Außerdem sind Ventile 22, 23 und Anschlüsse 24, 25 für einen nicht gezeigten Anhänger vorgesehen. Die genannten Teile sind über Druckluftleitungen miteinander verbunden. In 1 nicht gezeigt sind Aggregate zur Erzeugung und Aufbereitung der Druckluft.
-
Dem pneumatischen Bremssystem zugeordnet ist eine Bremseneingriffsregelung nach Art eines Antiblockiersystems und/oder im Rahmen eines elektronischen Bremssystems. Hierfür ist ein Bremsensteuergerät 26 vorhanden, welches unmittelbar Signale von Raddrehzahlsensoren 28, 29 (an den Vorderrädern) und Raddrehzahlsensoren 30, 31 (an den Hinterrädern) empfängt und auswertet. Anhand der empfangenen Daten werden die Bremsdrücke in den Pneumatikleitungen beeinflusst, um so ein Blockieren der Räder beim Bremsen zu verhindern oder zu begrenzen.
-
Vom Bremsensteuergerät 26 werden zu diesem Zweck Modulatoren 32, 33 angesteuert. Dabei handelt es sich um so genannte ABS-Ventile, mit denen der Druck in den Pneumatikleitungen regelbar ist. Jedem der Bremszylinder 14, 15 ist ein Modulator 32, 33 zugeordnet.
-
Die beiden Modulatoren 32, 33 erhalten Druckluft aus einem gemeinsamen Relaisventil 34, welches über Druckluftleitungen einerseits mit dem Fußbremsventil 10 und andererseits mit dem Druckluftbehälter 20 verbunden ist.
-
In ähnlicher Weise ist den Bremszylindern 18, 19 für die Hinterräder 16, 17 ein gemeinsamer Achsmodulator 35 zugeordnet, in welchem mehrere Funktionen zusammengefasst sind, unter anderem die eines Relaisventils und von ABS-Ventilen sowie eines Differenzventils zum Einsteuern von Druckluft im ungebremsten Betrieb, insbesondere für eine Antischlupfregelung.
-
Die Druckluftleitungen sind in den Figuren fett gezeichnet, während elektrische Leitungen, insbesondere Daten- und Signalleitungen demgegenüber relativ dünn eingetragen sind. Erkennbar sind elektrische Leitungen von den Raddrehzahlsensoren 28 bis 31 zum Bremsensteuergerät 26 sowie von letzterem zu den Modulatoren 32, 33 und dem Achsmodulator 35. Außerdem führen in das Bremsensteuergerät 26 eine Leitung 36 für einen CAN-Bus und eine Spannungsversorgung 37.
-
Je ein Drucksensor 38, 39 ist einem der Druckluftbehälter 20, 21 zugeordnet, so dass in jedem Bremskreis der Druck gesondert überwacht wird. Die Drucksensoren 38, 39 sind unmittelbar über Leitungen 40, 41 an das Bremsensteuergerät 26 angeschlossen, also nicht über einen Datenbus. Dies hat den Vorteil, dass im laufenden Betrieb des Kraftfahrzeugs mit hoher Auflösung eine Dichtigkeitsprüfung des pneumatischen Systems vom Bremsensteuergerät 26 durchführbar ist. Den Druck beeinflussende Bremsvorgänge können berücksichtigt werden, da die erforderlichen Daten im Bremsensteuergerät zeitnah und mit hoher Auflösung zur Verfügung stehen, z. B. Werte der Raddrehzahlsensoren 28 bis 31, ggf. von Pedalstellungssensoren, von Beschleunigungssensoren, usw.
-
In 1 sind zwei Drucksensoren 38, 39 vorgesehen. In einer einfacheren Ausführung ist nur einem der beiden Druckluftbehälter 20, 21 ein Drucksensor zugeordnet.
-
In 2 sind zusätzlich, nämlich vor den Druckluftbehältern 20, 21 Aggregate zur Drucklufterzeugung und -aufbereitung eingetragen, nämlich ein Kompressor 42 und ein Lufttrockner 43. Zwischen Lufttrockner 43 und den Druckluftbehältern 20, 21 sind noch zwei Überströmventile 44, 45 und ein gemeinsames Rückschlagventil 46 vorgesehen. Die genannten drei Ventile 44, 45, 46 sind über Leitungen sternförmig an einen gemeinsamen Leitungsknoten 47 angeschlossen. Dabei sitzt das Rückschlagventil 46 zwischen dem Leitungsknoten 47 und dem Lufttrockner 43.
-
Anstelle von den Druckluftbehältern 20, 21 zugeordneten Drucksensoren ist in 2 ein Drucksensor 48 vorgesehen, welcher einen gemeinsamen Systemdruck misst. Dabei handelt es sich im vorliegenden Fall um den am Knoten 47 bzw. in Strömungsrichtung hinter dem Rückschlagventil 46 anliegenden Druck.
-
Die Überströmventile 44, 45 sind zugleich Rückschlagventile für die Druckluftbehälter 20, 21.
-
Der Drucksensor 48 ist über eine Leitung 49 unmittelbar an das Bremsensteuergerät 26 angeschlossen. Auch in diesem Ausführungsbeispiel kann das Bremsensteuergerät 26 im laufenden Betrieb anhand der angeschlossenen Sensoren eine Dichtigkeitsprüfung durchführen.
-
Weitere Abwandlung der in den 1 und 2 gezeigten Ausführungsbeispiele sind möglich. So können in 2 zusätzlich die Drucksensoren 38, 39 gemäß 1 mit entsprechenden Leitungen zum Bremsensteuergerät 26 vorgesehen sein. Außerdem kann beispielsweise ein weiterer Drucksensor im nicht gezeigten Versorgungskreis für den Anhänger vorgesehen sein.
-
Das Bremsensteuergerät 26 kann zusätzlich zum Antiblockiersystem und zur Dichtigkeitsprüfung mit unterschiedlichen Funktionalitäten versehen sein, beispielsweise mit Beschleunigungssensoren, einer Antischlupfregelung, einer elektronischen Stabilitätsregelung usw. Die Erfindung ist deshalb nicht beschränkt auf eine Anwendung in Verbindung mit einem einfachen Antiblockiersystem. Auch kann das Bremsensteuergerät 26 Teil eines Steuergerätes mit anderer Funktionalität sein. Die Besonderheit der Erfindung besteht in der Durchführung der Dichtigkeitsprüfung unter Verwendung des Bremsensteuergerätes für eine Bremseingriffsregelung.
-
Bezugszeichenliste
-
- 10
- Fußbremsventil
- 11
- Handbremsventil
- 12
- Vorderrad
- 13
- Vorderrad
- 14
- Bremszylinder
- 15
- Bremszylinder
- 16
- Hinterrad
- 17
- Hinterrad
- 18
- Bremszylinder mit Feststellfunktion
- 19
- Bremszylinder mit Feststellfunktion
- 20
- Druckluftbehälter
- 21
- Druckluftbehälter
- 22
- Ventil
- 23
- Ventil
- 24
- Anschluss für Anhänger
- 25
- Anschluss für Anhänger
- 26
- Bremsensteuergerät
- 27
-
- 28
- Raddrehzahlsensor
- 29
- Raddrehzahlsensor
- 30
- Raddrehzahlsensor
- 31
- Raddrehzahlsensor
- 32
- Modulator
- 33
- Modulator
- 34
- Relaisventil
- 35
- Achsmodulator
- 36
- Leitung für CAN-Bus
- 37
- Spannungsversorgung
- 38
- Drucksensor
- 39
- Drucksensor
- 40
- Leitung
- 41
- Leitung
- 42
- Kompressor
- 43
- Lufttrockner
- 44
- Überströmventil
- 45
- Überströmventil
- 46
- Rückschlagventil
- 47
- Leitungsknoten
- 48
- Drucksensor
- 49
- Leitung
