DE102014012646B4 - Compressed air supply system, pneumatic system and method for controlling a compressed air supply system - Google Patents
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Abstract
Druckluftversorgungsanlage (10, 10'), insbesondere in teilgeschlossener Auslegung, zum Betreiben einer Pneumatikanlage (100), insbesondere einer Luftfederanlage eines Fahrzeugs (1000), aufweisend:- eine Druckluftzuführung (1), an die luftzuführungsseitig ein Luftverdichter (21) mit einem zweistufigen Kompressor (21.1) angeschlossen ist,- einen Druckluftanschluss (2) zur Pneumatikanlage (90)- einen Entlüftungsanschluss (3) zur Umgebung- eine pneumatische Hauptleitung (60) zwischen der Druckluftzuführung (1) und dem Druckluftanschluss (2), die einen Lufttrockner (62) aufweist,- eine Entlüftungsleitung (70) zwischen dem Druckluftanschluss (1) und dem Entlüftungsanschluss (3), wobei ein Entlüftungsventil (71) mit einem Ventilanschluss (71X, 71Y) in der Entlüftungsleitung (70) angeschlossen ist, und wobei- ein Druckspeicher (92) über eine Speicherzweigleitung( 92ZL) direkt an den Luftverdichter (21) angeschlossen ist, dadurch gekennzeichnet, dass eine pneumatische Verbindung der pneumatischen Hauptleitung (60) und eine pneumatische Verbindung der Speicherzweigleitung (92ZL) an wenigstens ein in mindestens zwei Schaltzustände schaltbares Wegeventil (30, 30') angeschlossen ist, wobei in einem ersten Schaltzustand (30A, 30A') des schaltbaren Wegeventils (30, 30') die Druckluftzuführung (1) und der Druckluftanschluss (2) über den Lufttrockner (61) in der pneumatischen Hauptleitung( 60) verbunden sind, wobei im ersten Schaltzustand (30A, 30A') des schaltbaren Wegeventils (30, 30') druckluftzuführungsseitig an die Druckluftzuführung (1) ein Luftzuführungsanschluss (0) angeschlossen ist undin einem zweiten Schaltzustand (30B, 30B') des schaltbaren Wegeventils (30, 30') die Druckluftzuführung (1) und der Druckluftanschluss (2) unter Umgehung des Lufttrockners (61) in der pneumatischen Hauptleitung (60) verbunden sind, wobei im zweiten Schaltzustand (30B, 30B') des schaltbaren Wegeventils (30, 30') druckluftzuführungsseitig an die Druckluftzuführung (1) die Speicherzweigleitung (92ZL) angeschlossen ist.Compressed air supply system (10, 10'), in particular in a partially closed design, for operating a pneumatic system (100), in particular an air spring system of a vehicle (1000), having: - a compressed air supply (1), to which on the air supply side an air compressor (21) with a two-stage Compressor (21.1) is connected, - a compressed air connection (2) to the pneumatic system (90) - a vent connection (3) to the environment - a pneumatic main line (60) between the compressed air supply (1) and the compressed air connection (2), which has an air dryer ( 62),- a vent line (70) between the compressed air port (1) and the vent port (3), wherein a vent valve (71) is connected to a valve port (71X, 71Y) in the vent line (70), and wherein- a Pressure accumulator (92) is connected directly to the air compressor (21) via an accumulator branch line (92ZL), characterized in that a pneumatic connection of the pneumatic main line (60) and a pneumatic connection of the accumulator branch line (92ZL) are connected to at least one switchable in at least two switching states Directional valve (30, 30'), wherein in a first switching state (30A, 30A') of the switchable directional valve (30, 30'), the compressed air supply (1) and the compressed air connection (2) via the air dryer (61) in the pneumatic Main line (60), wherein in the first switching state (30A, 30A') of the switchable directional valve (30, 30') on the compressed air supply side an air supply connection (0) is connected to the compressed air supply (1) and in a second switching state (30B, 30B') of the switchable directional control valve (30, 30'), the compressed air supply (1) and the compressed air connection (2) are connected in the pneumatic main line (60), bypassing the air dryer (61), with the switchable directional control valve being in the second switching state (30B, 30B'). (30, 30') on the compressed air supply side to the compressed air supply (1) the storage branch line (92ZL) is connected.
Description
Die Erfindung betrifft eine Druckluftversorgungsanlage gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Die Erfindung betrifft auch ein pneumatisches System mit einer solchen Druckluftversorgungsanlage. Weiter betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Steuern einer Druckluftversorgungsanlage, insbesondere zum Betreiben einer Pneumatikanlage.The invention relates to a compressed air supply system according to the preamble of
Eine Druckluftversorgungsanlage wird in Fahrzeugen aller Art, insbesondere zur Versorgung einer Luftfederanlage eines Fahrzeugs mit Druckluft, eingesetzt. Luftfederanlagen können auch Niveauregelungseinrichtungen umfassen, mit denen der Abstand zwischen Fahrzeugachse und Fahrzeugaufbau eingestellt werden kann. Eine Luftfederanlage eines eingangs genannten pneumatischen Systems umfasst eine Anzahl von an einer gemeinsamen Leitung (Galerie) pneumatisch angeschlossenen Luftbalgen, die mit zunehmender Befüllung den Fahrzeugaufbau anheben und entsprechend mit abnehmender Befüllung absenken können. Mit wachsendem Abstand zwischen Fahrzeugachse und Fahrzeugaufbau bzw. Bodenfreiheit werden die Federwege länger und auch größere Bodenunebenheiten können überwunden werden, ohne dass es zu einer Berührung mit dem Fahrzeugaufbau kommt. Solche Systeme werden in Geländefahrzeugen und Sport Utility Vehicles (SUV) eingesetzt. Insbesondere bei SUVs ist es bei sehr leistungsfähigen Motoren wünschenswert, das Fahrzeug einerseits für hohe Geschwindigkeiten auf der Straße mit vergleichsweise geringer Bodenfreiheit zu versehen und andererseits für das Gelände mit einer vergleichsweise großen Bodenfreiheit zu versehen. Es ist weiter wünschenswert, eine Veränderung der Bodenfreiheit möglichst schnell umzusetzen, was die Anforderung hinsichtlich Schnelligkeit, Flexibilität und Verlässlichkeit einer Druckluftversorgungsanlage erhöht.A compressed air supply system is used in vehicles of all kinds, in particular for supplying compressed air to an air spring system of a vehicle. Air spring systems can also include level control devices with which the distance between the vehicle axle and the vehicle body can be adjusted. An air spring system of a pneumatic system mentioned at the outset comprises a number of air bellows which are pneumatically connected to a common line (gallery) and which can raise the vehicle body as the filling increases and correspondingly lower it as the filling decreases. As the distance between the vehicle axle and the vehicle body or ground clearance increases, the spring deflections become longer and even larger bumps in the ground can be overcome without coming into contact with the vehicle body. Such systems are used in off-road vehicles and sport utility vehicles (SUV). With SUVs in particular, it is desirable with very powerful engines to provide the vehicle with comparatively low ground clearance for high speeds on the road on the one hand and with comparatively high ground clearance for off-road on the other hand. It is also desirable to change the ground clearance as quickly as possible, which increases the requirement for speed, flexibility and reliability of a compressed air supply system.
Eine Druckluftversorgungsanlage zur Verwendung in einem pneumatischen System mit einer Pneumatikanlage, beispielsweise einer zuvor beschriebenen Luftfederanlage, wird mit Druckluft aus einer Druckluftzuführung, beispielsweise im Rahmen eines Druckniveaus von 5 bis 20 bar, betrieben. Die Druckluft wird mit einem Luftverdichter (Kompressor, gegebenenfalls auch mehrstufiger Kompressor, insbesondere ein TWIN-Kompressor mit zwei Stufen) der Druckluftzuführung zur Verfügung gestellt. Die Druckluftzuführung ist zur Versorgung der Pneumatikanlage mit einem Druckluftanschluss pneumatisch verbunden und andererseits mit einem Entlüftungsanschluss pneumatisch verbunden. Über eine Entlüftungsventilanordnung bildende Magnetventilanordnung kann durch Ablassen von Luft in einem oder mehreren Entlüftungsanschlüssen die Druckluftversorgungsanlage zur Umgebung hin entlüftet werden.A compressed air supply system for use in a pneumatic system with a pneumatic system, for example an air spring system described above, is operated with compressed air from a compressed air supply, for example at a pressure level of 5 to 20 bar. The compressed air is made available to the compressed air supply with an air compressor (compressor, optionally also a multi-stage compressor, in particular a TWIN compressor with two stages). To supply the pneumatic system, the compressed air supply is pneumatically connected to a compressed air connection and, on the other hand, pneumatically connected to a ventilation connection. The compressed air supply system can be vented to the environment via a venting valve arrangement forming solenoid valve arrangement by venting air in one or more venting connections.
Zur Sicherstellung eines langfristigen Betriebs der Druckluftversorgungsanlage weist diese einen Lufttrockner auf, mit dem die Druckluft zu trocknen ist. Dadurch wird die Ansammlung von Feuchtigkeit im Pneumatiksystem vermieden, was anderenfalls bei vergleichsweise niedrigen Temperaturen zu ventilschädigender Kristallbildung führen könnte und darüber hinaus zu ungewünschten Defekten in der Druckluftversorgungsanlage und in der Pneumatikanlage. Ein Lufttrockner weist ein Trockenmittel auf, üblicherweise eine Granulatschüttung, welche von der Druckluft durchströmbar ist, so dass die Granulatschüttung --bei vergleichsweise hohem Druck-- in der Druckluft enthaltende Feuchtigkeit durch Adsorption aufnehmen kann. Ein Lufttrockner kann gegebenenfalls als regenerativer Lufttrockner ausgelegt werden. Dies kann dadurch geschehen, dass die Granulatschüttung bei jedem Entlüftungszyklus --bei vergleichsweise niedrigem Druck-- mit der getrockneten Druckluft aus dem Luftfederungssystem im Gegenstrom oder Gleichstrom relativ zur Befüllrichtung durchströmt wird. Dazu kann die Entlüftungsventilanordnung geöffnet werden. Für eine solche --auch als Druckwechseladsorption bezeichnete-- Anwendung hat es sich als wünschenswert erwiesen, eine Druckluftversorgungsanlage flexibel und gleichzeitig verlässlich auszulegen, insbesondere eine vergleichsweise schnelle Entlüftung mit einem dennoch für eine Regeneration des Lufttrockners ausreichendem Druckwechsels zu ermöglichen.To ensure long-term operation of the compressed air supply system, it has an air dryer with which the compressed air is to be dried. This avoids the accumulation of moisture in the pneumatic system, which could otherwise lead to valve-damaging crystal formation at comparatively low temperatures and also to undesired defects in the compressed air supply system and in the pneumatic system. An air dryer has a desiccant, usually a bed of granules through which the compressed air can flow, so that the bed of granules--at comparatively high pressure--can absorb moisture contained in the compressed air by adsorption. An air dryer can optionally be designed as a regenerative air dryer. This can be done in that the dried compressed air from the air suspension system flows through the bulk granules in countercurrent or cocurrent relative to the filling direction during each venting cycle--at comparatively low pressure. To do this, the vent valve arrangement can be opened. For such an application--also referred to as pressure swing adsorption--it has proven to be desirable to design a compressed air supply system flexibly and at the same time reliably, in particular to enable comparatively rapid venting with a pressure swing that is nevertheless sufficient for regeneration of the air dryer.
Darüber hinaus ist es auch wünschenswert eine Befüllung der Pneumatikanlage möglichst effektiv vorzunehmen, insbesondere ebenfalls unter Berücksichtigung der Regenerationsfähigkeit des Lufttrockners. Insbesondere soll dies auch für den Fall gegeben sein, dass eine Befüllung in vergleichsweise kurzer Zeit und mit vergleichsweise hoher Druckamplitude erfolgt. Bislang bekannte Verfahren sind insbesondere betreffend die vorgenannten Aspekte noch verbesserungswürdig.In addition, it is also desirable to fill the pneumatic system as effectively as possible, in particular also taking into account the ability of the air dryer to regenerate. In particular, this should also be the case when filling takes place in a comparatively short time and with a comparatively high pressure amplitude. Previously known methods are still in need of improvement, particularly with regard to the aforementioned aspects.
An dieser Stelle setzt die Erfindung an, deren Aufgabe es ist, eine Druckluftversorgungsanlage, ein pneumatisches System und ein Verfahren anzugeben, die ein Betreiben einer Pneumatikanlage mit hoher Kapazität und die dennoch effizient und flexibel, betreibbar sind, insbesondere unter zusätzlicher Berücksichtigung der Regenerationsfähigkeit des Lufttrockners. Insbesondere soll ein Luftverbrauch mittels der Druckluftversorgungsanlage vergleichsweise reduziert sein. Insbesondere soll eine Steuerung und Regelung der Druckluftversorgungsanlage hinsichtlich Flexibilität und Effizienz ausgelegt sein; vorzugsweise hinsichtlich verkürzter Regelzeiten und verbesserter Regelgüte. Die Druckluftversorgungsanlage soll, je nach Bedarf mit normaler und erhöhter Kapazität, unter Berücksichtigung der vorgenannten Aufgabenstellung betreibbar sein.This is where the invention comes in, the object of which is to specify a compressed air supply system, a pneumatic system and a method that allow a pneumatic system to be operated with high capacity and which can still be operated efficiently and flexibly, in particular taking into account the regeneration ability of the air dryer . In particular, air consumption should be comparatively reduced by means of the compressed air supply system. In particular, control and regulation of the compressed air supply system should be designed with regard to flexibility and efficiency; preferably in terms of shorter control times and improved control quality. The compressed air supply system should be operable with normal and increased capacity, depending on requirements, taking into account the above task.
Die Aufgabe betreffend die Druckluftversorgungsanlage wird durch eine Druckluftversorgungsanlage der eingangs genannten Art gelöst, bei der erfindungsgemäß auch die Merkmale des kennzeichnenden Teils des Anspruchs 1 vorgesehen sind. Das Konzept der Erfindung führt auch auf ein pneumatisches System mit der Druckluftversorgungsanlage der vorgenannten Art gemäß den Merkmalen des Anspruchs 14.The problem relating to the compressed air supply system is achieved by a compressed air supply system of the type mentioned at the outset, in which, according to the invention, the features of the characterizing part of
Die Aufgabe hinsichtlich des Verfahrens wird durch die Erfindung mit einem Verfahren der eingangs genannten Art, bei dem erfindungsgemäß die Verfahrensschritte des kennzeichnenden Teils des Anspruchs 15 vorgesehen sind.The object with regard to the method is achieved by the invention with a method of the type mentioned in the introduction, in which the method steps of the characterizing part of claim 15 are provided according to the invention.
Die Erfindung geht von der Überlegung aus, dass es grundsätzlich zur Kapazitätssteigerung einer Druckluftversorgungsanlage maßgeblich ist, diese als offenes System auszulegen, d. h. mit einem Luftverdichter, der luftzuführungsseitig und entlüftungsseitig an die Umgebung pneumatisch angeschlossen ist. Außerdem hat die Erfindung erkannt, dass es für eine ausreichende Kapazität einer Druckluftversorgungsanlage erforderlich ist, den Luftverdichter mit einem zweistufigen Kompressor, insbesondere mit einem Kompressor mit einer ersten Verdichterstufe und einer zweiten Verdichterstufe, zu versehen. Ausgehend von diesem Konzept einer Druckluftversorgungsanlage in teilgeschlossener Auslegung mit einem zweistufigen Kompressor geht die Erfindung weiter von der Überlegung aus, dass dieser Ansatz grundsätzlich den einstufigen Betrieb des Kompressors als auch den normalen zweistufigen Betrieb des Kompressors (Normalbetrieb) ermöglicht. Andererseits hat die Erfindung erkannt, dass bei üblichen Systemen des Standes der Technik gerade für einen Boostbetrieb die Effizienz des Systems auch hinsichtlich der Lufttrocknerregeneration noch verbesserbar ist. So geht die Erfindung von der Überlegung aus, dass üblicherweise im Boostbetrieb vorher getrocknete Luft vom Druckspeicher beim Befüllen der Pneumatikanlage nochmals durch den Lufttrockner zu führen ist. Deshalb geht üblicherweise der Inhalt bzw. das Volumen des Lufttrockners - also ein Lufttrocknerinhalt - beim Entlüften nach dem Boosten verloren. Außerdem hat die Erfindung erkannt, dass unter Mitfüllen des Lufttrockners im Boostbetrieb gerade bei diesem effizienten Betriebsmodus eine Verzögerung des Hebevorgangs zu erwarten ist. Außerdem wird Feuchtigkeit in Richtung der Pneumatikanlage verschoben. Beim Boostbetrieb neigt der Lufttrockner besonders anfällig zum Durchschlagen. Das Konzept der Erfindung hat erkannt, dass es erforderlich ist, die Druckluftversorgungsanlage derart auszugestalten, dass wenigstens im Boostbetrieb, insbesondere nur im Boostbetrieb, der Lufttrockner pneumatisch zu umgehen ist.The invention is based on the consideration that, in order to increase the capacity of a compressed air supply system, it is essential to design it as an open system, ie with an air compressor that is pneumatically connected to the environment on the air supply side and venting side. In addition, the invention has recognized that it is necessary for a sufficient capacity of a compressed air supply system to provide the air compressor with a two-stage compressor, in particular with a compressor with a first compressor stage and a second compressor stage. Based on this concept of a compressed air supply system in a partially closed design with a two-stage compressor, the invention is also based on the consideration that this approach fundamentally enables single-stage operation of the compressor as well as normal two-stage operation of the compressor (normal operation). On the other hand, the invention has recognized that with conventional systems of the prior art, the efficiency of the system can still be improved with regard to air dryer regeneration, especially for boost operation. The invention is based on the consideration that air from the pressure accumulator that has usually been dried beforehand in boost mode must be passed through the air dryer again when the pneumatic system is being filled. For this reason, the content or the volume of the air dryer—that is, an air dryer content—is usually lost during venting after boosting. In addition, the invention has recognized that when the air dryer is also filled in boost operation, a delay in the lifting process is to be expected precisely in this efficient operating mode is. In addition, moisture is shifted in the direction of the pneumatic system. In boost mode, the air dryer tends to be particularly prone to bottoming out. The concept of the invention has recognized that it is necessary to design the compressed air supply system in such a way that at least in boost mode, in particular only in boost mode, the air dryer can be bypassed pneumatically.
Ausgehend von dieser Überlegung sieht eine Weiterbildung eine pneumatische Bypassleitung vor, die zwischen dem schaltbaren Wegeventil und dem Druckluftanschluss verläuft und damit einen pneumatischen Bypass zur Umgehung des Lufttrockners zur Verfügung stellt. Um darüber hinaus eine ausreichende, auf den Normal- und den Boostbetrieb abgestellte flexible Betriebsweise der Druckluftversorgungsanlage zur Verfügung zu stellen, sieht die Weiterbildung darüber hinaus vor, dass das schaltbare Wegeventil ein 5/2-Wegeventil ist. Das 5/2-Wegeventil ist derart schaltbar, dass für einen Boostbetrieb, insbesondere nur für den Boostbetrieb der Bypass zur Umgehung des Lufttrockners zur Verfügung steht. Bevorzugt wird eine Druckluftzuführung beim Boostbetrieb nur aus dem Druckspeicher bespeist, ggf. aber auch unter Betrieb der ersten und /oder --bevorzugt-- zweiten Verdichterstufe des Luftverdichters. Vorzugsweise weist der zweitstufige Kompressor eine erste Verdichterstufe und eine zweite Verdichterstufe auf, wobei die zweite Verdichterstufe des zweistufigen Kompressors über eine Speicherzweigleitung direkt an den Druckspeicher angeschlossen ist.Based on this consideration, a further development provides a pneumatic bypass line that runs between the switchable directional control valve and the compressed air connection and thus provides a pneumatic bypass for bypassing the air dryer. In order to also provide a sufficiently flexible mode of operation of the compressed air supply system geared towards normal and boost operation, the development also provides that the switchable directional control valve is a 5/2-directional control valve. The 5/2-way valve can be switched in such a way that the bypass for bypassing the air dryer is available for boost operation, in particular only for boost operation. In boost operation, a compressed air supply is preferably supplied only from the pressure accumulator, but possibly also with the operation of the first and/or—preferably—second compressor stage of the air compressor. The second-stage compressor preferably has a first compressor stage and a second compressor stage, with the second compressor stage of the two-stage compressor being connected directly to the pressure accumulator via an accumulator branch line.
Das Konzept der Weiterbildung hinsichtlich des Verfahrens sieht vor, dass zum Befüllen der Pneumatikanlage ein schaltendes 5/2-Wegeventils im ersten Schaltzustand für eine Normalbefüllung mit Durchströmung des Lufttrockners und in einem zweiten Schaltzustand für eine Boostbefüllung ohne Durchströmung des Lufttrockners ausgebildet ist.The concept of the development with regard to the method provides that, for filling the pneumatic system, a switching 5/2-way valve is designed in the first switching state for normal filling with flow through the air dryer and in a second switching state for boost filling without flow through the air dryer.
Insbesondere ist in einem zweiten Schaltzustand des wenigstens einen schaltbaren Wegeventils, insbesondere des 5/2-Wegeventils, die Speicherzweigleitung zwischen dem Druckspeicher und der zweiten Verdichterstufe geöffnet. Im Rahmen einer besonders bevorzugten Weiterbildung hat es sich als vorteilhaft erwiesen, dass das 5/2-Wegeventil einen ersten Schaltzustand aufweist, wobei die pneumatische Verbindung der pneumatischen Hauptleitung geöffnet ist und die pneumatische Verbindung der Speicherzweigleitung getrennt ist; und/oder das 5/2-Wegeventil einen zweiten Schaltzustand aufweist, wobei die pneumatische Verbindung der pneumatischen Hauptleitung getrennt ist und die pneumatische Verbindung der Speicherzweigleitung geöffnet ist. Anders ausgedrückt ist im ersten Schaltzustand die Bypassleitung getrennt und im zweiten --insbesondere für den Boostbetrieb ausgelegten-- Schaltzustand die Bypassleitung geöffnet.In particular, in a second switching state of the at least one switchable directional valve, in particular the 5/2-way valve, the accumulator branch line between the pressure accumulator and the second compressor stage is open. As part of a particularly preferred development, it has proven to be advantageous for the 5/2-way valve to have a first switching state, with the pneumatic connection of the main pneumatic line being open and the pneumatic connection of the storage branch line being disconnected; and/or the 5/2-way valve has a second switching state, the pneumatic connection of the pneumatic main line being disconnected and the pneumatic connection of the accumulator branch line being open. In other words, the bypass line is disconnected in the first switching state and the bypass line is open in the second switching state—designed in particular for boost operation.
Das insofern als verbessertes Boostventil ausgelegte 5/2-Wegeventil ist ausgebildet, in Anbindung an die Bypassleitung die pneumatische Hauptleitung und die pneumatische Speicherzweigleitung --beim Boostbetrieb-- die ohnehin trockene Luft am Lufttrockner vorbei zu leiten; diese steht dann einer Pneumatikanlage, z. B. einer Galerie derselben zur Verfügung. Außerdem hat es sich als vorteilhaft erwiesen, mittels der Bypassleitung nicht nur den Lufttrockner pneumatisch zu umgehen, sondern auch eine gegebenenfalls in der pneumatischen Hauptleitung vorhandene Drossel und/oder ein gegebenenfalls in der pneumatischen Hauptleitung vorhandenes Rückschlagventil.The 5/2-way valve, which is designed as an improved boost valve, is designed to direct the already dry air past the air dryer in connection with the bypass line, the pneumatic main line and the pneumatic accumulator branch line --in boost mode--; this is then a pneumatic system, z. B. a gallery of the same available. In addition, it has proven to be advantageous not only to bypass the air dryer pneumatically by means of the bypass line, but also to bypass a throttle that may be present in the main pneumatic line and/or a non-return valve that may be present in the main pneumatic line.
Das verbesserte Boostbefüllen durch Schalten des 5/2-Wegeventils in den zweiten Schaltzustand wird im Rahmen einer besonders bevorzugten Weiterbildung des Verfahrens beendet, bevor ein Druck des Druckspeichers unterhalb eines Drucks einer ersten Verdichterstufe sinkt. Dadurch wird vermieden, dass feuchte Luft am Lufttrockner vorbei in die Pneumatikanlage, insbesondere eine Galerie derselben, gefördert wird.The improved boost filling by switching the 5/2-way valve to the second switching state is ended in a particularly preferred development of the method before a pressure in the pressure accumulator falls below a pressure in a first compressor stage. This prevents humid air from being conveyed past the air dryer into the pneumatic system, in particular a gallery of the same.
Im Ergebnis werden durch das Konzept mehrere Vorteile gegenüber einer bisher bekannten Druckluftversorgungsanlage hoher Kapazität erreicht. So wird beim Boostbetrieb unter pneumatischer Umgehung wenigstens des Lufttrockners eine schnellere Befüllung der Pneumatikanlage erreichbar; nämlich, weil der Lufttrockner bei am Druckluftanschluss anstehender Druckluft nicht mehr mitbefüllt werden muss. Soweit eine Drossel und/oder ein Rückschlagventil in einer pneumatischen Hauptleitung vorhanden ist, muss ein Druckwiderstand der Drossel und/oder des Rückschlagventils insbesondere beim Boosten, vorzugsweise nur beim Boosten, nicht mehr überwunden werden. Andererseits werden bei einem Entlüftungsvorgang lediglich die Leitungen in der Pneumatikanlage geöffnet. Ein Lufttrockner in der pneumatischen Hauptleitung ist bei einem Entlüftungsvorgang --soweit durchströmt-- regelmäßig drucklos mit annähernd Atmosphärendruck, so dass kein zusätzlicher Luftverbrauch erforderlich ist. Außerdem kann beim Entlüften auch das als verbessertes Boostventil ausgebildete und angebundene 5/2-Wegeventil in einem zweiten Schaltzustand (Booststellung) verbleiben; dies jedenfalls dann, wenn im Einzelfall eine Regeneration des Lufttrockners nicht erforderlich ist bzw. nicht erfolgen soll.As a result, the concept achieves several advantages over a previously known high-capacity compressed air supply system. Thus, during boost operation with pneumatic bypassing of at least the air dryer, faster filling of the pneumatic system can be achieved; namely because the air dryer no longer has to be filled with compressed air when it is present at the compressed air connection. If there is a throttle and/or a check valve in a main pneumatic line, a pressure resistance of the throttle and/or the check valve no longer has to be overcome, particularly during boosting, preferably only during boosting. On the other hand, only the lines in the pneumatic system are opened during a venting process. During a venting process, an air dryer in the main pneumatic line is regularly depressurized with almost atmospheric pressure, so that no additional air consumption is required. In addition, the 5/2-way valve, which is designed and connected as an improved boost valve, can also remain in a second switching state (boost position) during venting; this is the case if, in individual cases, regeneration of the air dryer is not required or should not take place.
Bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung sind den Unteransprüchen zu entnehmen, welche im Einzelnen vorteilhafte Möglichkeiten angeben, das oben erläuterte Konzept im Rahmen der Aufgabenstellung sowie hinsichtlich weiterer Vorteile zu realisieren.Preferred developments of the invention can be found in the dependent claims, which specify advantageous options in detail, the concept explained above within the scope of the task benstellung as well as to realize other advantages.
Im Rahmen einer besonders bevorzugten Weiterbildung wird mit einem Rückschlagventil, insbesondere einem entsperrbaren Rückschlagventil, in der pneumatischen Hauptleitung zusätzlich verhindert, dass feuchte Luft bei einem zu niedrigen Druck des Druckspeichers in einer Rückströmung in die Druckluftversorgungsanlage eingetragen wird. Sowohl bei einem Befüllvorgang der Pneumatikanlage, insbesondere des Druckspeichers, als auch bei einem Entlüftungsvorgang oder einer Beendigung des Boostbetriebs ist somit sichergestellt, dass lediglich trockene Luft transportiert wird.As part of a particularly preferred development, a non-return valve, in particular a pilot-operated non-return valve, in the pneumatic main line also prevents moist air from being introduced in a return flow into the compressed air supply system if the pressure in the pressure accumulator is too low. This ensures that only dry air is transported during a filling process of the pneumatic system, in particular of the pressure accumulator, as well as during a venting process or when boost operation is terminated.
Im Rahmen einer abgewandelten Weiterbildung kann ein Rückschlagventil auch entfallen, wenn stattdessen --ggf. aber auch zusätzlich zum Rückschlagventil-- geeignete Druckdaten bekannt ist. Vorzugsweise sollte einer Fahrzeugsteuerung oder einem sonstigen Steuermodul zur Steuerung der Druckluftversorgungsanlage bekannt sein, welcher Druck im Druckspeicher herrscht. Dies kann beispielsweise erreicht werden, wenn ein Druckspeicher mit einem Drucksensor derart verbunden ist, dass der Drucksensor in der Lage ist, einen Druck im Druckspeicher zu ermitteln. Bei einer Fahrzeugsteuerung bekanntem Druck im Druckspeicher können steuerungsseitig geeignete Steuer- und/oder Regelmittel vorgesehen sein, um eine pneumatische Hauptleitung zu schließen. Vorzugsweise kann zudem ein Schwelldruck steuerungsseitig bekannt sein, ab dem die erste Verdichterstufe des zweistufigen Kompressors wieder die Aufladung der zweiten Verdichterstufe übernehmen kann. Es kann im Ergebnis dann steuerungsseitig beurteilt werden, ob ein Restdruck im Druckspeicher Vorteile gegenüber einem Normalbetrieb mit einer ersten und/der zweiten Verdichterstufe bietet.As part of a modified development, a check valve can also be omitted if instead --if necessary. but also in addition to the check valve-- suitable pressure data is known. A vehicle controller or another control module for controlling the compressed air supply system should preferably know what pressure there is in the pressure accumulator. This can be achieved, for example, when a pressure accumulator is connected to a pressure sensor in such a way that the pressure sensor is able to determine a pressure in the pressure accumulator. If the pressure in the pressure accumulator is known to a vehicle controller, suitable control and/or regulating means can be provided on the controller side in order to close a main pneumatic line. In addition, a threshold pressure can preferably be known on the control side, from which the first compressor stage of the two-stage compressor can again take over the charging of the second compressor stage. As a result, the controller can then assess whether a residual pressure in the pressure accumulator offers advantages over normal operation with a first and/or second compressor stage.
Bevorzugt ist die pneumatische Bypassleitung zwischen dem 5/2-Wegeventil und dem Druckluftanschluss derart ausgebildet, dass der Lufttrockner und das entsperrbare Rückschlagventil von der Bypassleitung umgangen sind bzw. pneumatisch umgehbar sind.The pneumatic bypass line between the 5/2-way valve and the compressed air connection is preferably designed in such a way that the air dryer and the pilot operated check valve are bypassed by the bypass line or can be bypassed pneumatically.
In einer Abwandlung weist die pneumatische Hauptleitung bevorzugt eine Drossel auf und die pneumatische Bypassleitung zwischen dem 5/2-Wegeventil und dem Druckluftanschluss ist derart ausgebildet, dass der Lufttrockner und das entsperrbare Rückschlagventil und die Drossel von der Bypassleitung umgangen sind bzw. pneumatisch umgehbar sind.In a modification, the main pneumatic line preferably has a throttle and the pneumatic bypass line between the 5/2-way valve and the compressed air connection is designed in such a way that the air dryer and the pilot-operated check valve and the throttle are bypassed by the bypass line or can be bypassed pneumatically.
Insbesondere zweigt die pneumatische Bypassleitung zwischen dem 5/2-Wegeventil und einem Zweiganschluss für die Bypassleitung in der pneumatischen Hauptleitung ab, wobei der Zweiganschluss zwischen dem Lufttrockner und dem Druckluftanschluss zur Pneumatikanlage gebildet ist; insbesondere kann der Zweiganschluss zwischen dem entsperrbaren Rückschlagventil und dem Druckluftanschluss gebildet sein bzw. in der vorgenannten Abwandlung zwischen der Drossel und dem Druckluftanschluss angeordnet sein.In particular, the pneumatic bypass line branches off between the 5/2-way valve and a branch connection for the bypass line in the pneumatic main line, the branch connection being formed between the air dryer and the compressed air connection to the pneumatic system; In particular, the branch connection can be formed between the releasable check valve and the compressed air connection or, in the aforementioned modification, can be arranged between the throttle and the compressed air connection.
Anders ausgedrückt, kann die Bypassleitung je nach einer vorgenannten Abwandlung einer Anordnung von pneumatischen Bauteilen in der Pneumatikhauptleitung nur den Lufttrockner bzw. wahlweise den Lufttrockner und das Rückschlagventil bzw. wahlweise den Lufttrockner und das Rückschlagventil und die Drossel bzw. wahlweise den Lufttrockner und die Drossel umgehen.In other words, depending on an aforementioned modification of an arrangement of pneumatic components in the pneumatic main line, the bypass line can bypass only the air dryer or optionally the air dryer and the check valve or optionally the air dryer and the check valve and the throttle or optionally the air dryer and the throttle .
Besonders bevorzugt ist vorgesehen, bei einem pneumatischen System den Druckspeicher drucksensierbar auszulegen; vorzugsweise ist dazu ein Drucksensor an den Druckspeicher direkt und/oder an die Galerie einer Pneumatikanlage pneumatisch angeschlossen. Im Rahmen einer besonders bevorzugten Weiterbildung des Verfahrens hat es sich als vorteilhaft erwiesen, dass separat geprüft wird, ob ein Restdruck im Druckspeicher ausreichend hoch ist, um --ggf. zusätzlich zu einem einstufig verdichtenden und/oder zweistufig verdichtenden Normalbetrieb-- einen Boostbetrieb vorzunehmen, d. h. entweder mit Druckluft allein aus dem Druckspeicher und/oder zu einem Betrieb des Kompressors in einer ersten Variante mit nur der ersten oder zweiten Verdichterstufe und/oder in einer zweiten Variante der ersten und zweiten Verdichterstufe. Bei der vorgenannten ersten Variante hat sich insbesondere die Förderung oder Weiterverdichtung von verdichteter und trockener Druckluft aus dem Druckluftspeicher mittels des Boostbetriebs als vorteilhaft erwiesen. Bei der vorgenannten zweiten Variante hat sich insbesondere die Ansaugung von Luft aus der Atmosphäre als vorteilhaft erwiesen. D. h. es kann geprüft werden, ob ein Restdruck im Druckspeicher Vorteile eines Boostbetriebs gegenüber einem Normalbetrieb mit sich bringt. Für eine solche Druckmessung kann beispielsweise ein dem Druckspeicher vorgeschaltetes Wegeventil, das auch als Speicherventil bezeichnet wird, geeignet geschaltet werden.In a pneumatic system, it is particularly preferred to design the pressure accumulator to be pressure-sensitive; A pressure sensor is preferably connected to the pressure accumulator directly and/or pneumatically to the gallery of a pneumatic system. As part of a particularly preferred development of the method, it has proven to be advantageous that it is checked separately whether a residual pressure in the pressure accumulator is sufficiently high to --if necessary. in addition to a one-stage compressing and/or two-stage compressing normal operation-- to carry out a boost operation, d. H. either with compressed air alone from the pressure accumulator and/or to operate the compressor in a first variant with only the first or second compressor stage and/or in a second variant of the first and second compressor stage. In the case of the aforementioned first variant, the conveying or further compression of compressed and dry compressed air from the compressed air reservoir by means of boost operation has proven particularly advantageous. In the aforementioned second variant, the suction of air from the atmosphere has proven to be particularly advantageous. i.e. it can be checked whether a residual pressure in the pressure accumulator brings with it advantages of boost operation over normal operation. For example, a directional control valve connected upstream of the pressure accumulator, which is also referred to as an accumulator valve, can be suitably switched for such a pressure measurement.
Im Rahmen einer besonders bevorzugten Weiterbildung ist vorgesehen, dass zwischen der pneumatischen Speicherzweigleitung und der Bypassleitung eine pneumatische, - hier als sogenannte Inshot-Verbindung bezeichnete-- pneumatische Verbindung, wie beispielsweise eine pneumatische Leitung oder dergleichen, vorgesehen ist. Die pneumatische Inshot-Verbindung ist vorzugsweise mit einer Rückschlagventilfunktion versehen. Vorzugsweise kann eine pneumatische Inshot-Leitung mit einem pneumatischen Rückschlagventil versehen sein, das von der pneumatischen Speicherzweigleitung zur Bypassleitung selbsttätig öffnet und von der pneumatischen Bypassleitung zur Speicherzweigleitung sperrt.A particularly preferred further development provides for a pneumatic connection, referred to here as a so-called inshot connection, such as a pneumatic line or the like, to be provided between the pneumatic accumulator branch line and the bypass line. The pneumatic in-shot connection is preferably provided with a check valve function. Preferably, a pneumatic inshot line with a pneumatic check valve verse hen that automatically opens from the pneumatic storage branch line to the bypass line and blocks from the pneumatic bypass line to the storage branch line.
Eine derartige oder ähnliche Rückschlagventilfunktion mit selbsttätiger Öffnungsrichtung von der Speicherzweigleitung zur Bypassleitung ist vorzugsweise für den Boostbetrieb vorgesehen. Grundsätzlich ist es auch möglich zum Vorfüllen der Pneumatikanlage, insbesondere einer Galerie derselben, ein dem Druckspeicher vorgeschaltetes Speicherventil kurzzeitig zu öffnen; bevorzugt ist es zusätzlich oder alternativ gemäß der hier ausgeführten Weiterbildung eine Rückschlagventilfunktion zu nutzen. Dadurch kann ein möglicher Restdruck aus dem Druckspeicher am Luftverdichter vorbei in die Bypassleitung geleitet werden. Vorteilhaft wird dadurch eine Ansprechzeit eines Regelvorgangs für den Boostbetrieb verringert und zudem eine Kompressorlaufzeit des Luftverdichters reduziert.Such or a similar check valve function with an automatic opening direction from the accumulator branch line to the bypass line is preferably provided for boost operation. Basically it is also possible to pre-fill the pneumatic system, in particular a gallery of the same, to briefly open an accumulator valve upstream of the pressure accumulator; In addition or as an alternative, it is preferable to use a non-return valve function in accordance with the development described here. This allows any residual pressure from the pressure accumulator to be routed past the air compressor and into the bypass line. As a result, a response time of a control process for boost operation is advantageously reduced and, moreover, a compressor running time of the air compressor is reduced.
Es hat sich zur konstruktiven Realisierung als besonders bevorzugt erwiesen, dass eine im 5/2-Wegeventil vorgesehene Rückschlagventilfunktion zur Verfügung gestellt ist. Insbesondere ist diese im zweiten Schaltzustand des 5/2-Wegeventils integriert, um die vorgenannte pneumatische Inshot-Verbindung von der Speicherzweigleitung zur Bypassleitung zur Verfügung zu stellen; also bei einem Boostbetrieb des Verfahrens aktivierbar mit einer von der Speicherzweigleitung zur Bypassleitung selbsttätig öffnenden Rückschlagventilfunktion.It has proven to be particularly preferable for the constructive realization that a non-return valve function provided in the 5/2-way valve is made available. In particular, this is integrated in the second switching state of the 5/2-way valve in order to provide the aforementioned pneumatic in-shot connection from the accumulator branch line to the bypass line; ie in a boost operation of the method can be activated with a check valve function which opens automatically from the accumulator branch line to the bypass line.
Das Konzept der Erfindung und dessen Weiterbildungen ist grundsätzlich anwendbar auf verschiedenste Ausbildungen eines Entlüftungsventils in einer Magnetventilanordnung; so auch bei einem direkt gesteuerten Entlüftungsventil, d. h. ohne vorgeschaltetes Steuerventil. Letzteres kann Geschwindigkeitsvorteile beim Entlüften haben.The concept of the invention and its developments can in principle be applied to a wide variety of configurations of a vent valve in a solenoid valve arrangement; This is also the case with a directly controlled vent valve, i. H. without an upstream control valve. The latter can have speed advantages when bleeding.
Es hat sich jedoch auch als besonders bevorzugt erwiesen, dass eine Magnetventilanordnung ein Steuerventil zur Steuerung des Entlüftungsventils aufweist. Das Steuerventil weist beispielsweise zwei Ventilanschlüsse auf, die in der Steuerleitung angeschlossen sind, wobei das Steuerventil in Form eines 3/2-Wegeventils gebildet ist, das einen Ventilanschluss zur Umgebung aufweist.However, it has also proven to be particularly preferred that a solenoid valve arrangement has a control valve for controlling the vent valve. The control valve has, for example, two valve connections that are connected in the control line, the control valve being in the form of a 3/2-way valve that has a valve connection to the environment.
Bevorzugt ist das Steuerventil mit einem Ventilanschluss in einer an einem Drucksteueranschluss des Entlüftungsventils angeschlossenen pneumatischen Steuerleitung angeschlossen. Die pneumatische Steuerleitung zweigt besonders bevorzugt von der pneumatischen Hauptleitung ab, sodass ein Steuerdruck von der pneumatischen Hauptleitung --dann insbesondere aus einem Balgdruck gespeist-- ableitbar ist. Dies ermöglicht eine vergleichsweise einfache und verlässliche Aktivierung des Entlüftungsventils für einen Entlüftungsvorgang mittels des in der Pneumatikanlage vorhandenen Drucks, insbesondere eines Balgdruckes. Besonders bevorzugt zweigt die Steuerleitung von der pneumatischen Hauptleitung an einem Zweiganschluss für die Bypassleitung ab. Das Entlüftungsventil schließt bevorzugt gegen einen Restdruck in der Pneumatikanlage unter Wirkung einer Ventilfeder des Entlüftungsventils.The control valve is preferably connected to a valve connection in a pneumatic control line connected to a pressure control connection of the ventilation valve. The pneumatic control line particularly preferably branches off from the pneumatic main line, so that a control pressure can be derived from the pneumatic main line--then fed in particular from a bellows pressure. This enables a comparatively simple and reliable activation of the venting valve for a venting process using the pressure present in the pneumatic system, in particular a bellows pressure. The control line particularly preferably branches off from the main pneumatic line at a branch connection for the bypass line. The vent valve preferably closes against a residual pressure in the pneumatic system under the action of a valve spring of the vent valve.
Es hat sich auch als besonders vorteilhaft erwiesen, in der pneumatischen Hauptleitung ein entsperrbares Rückschlagventil vorzusehen. Im Rahmen einer besonders bevorzugten Weiterbildung ist vorgesehen, das Rückschlagventil mittels des Steuerventils entsperrbar auszugestalten. Besonders bevorzugt ist ein Drucksteueranschluss bei entsperrtem Rückschlagventil unter Steuerdruck gehalten. Es hat sich als besonders bevorzugt erwiesen, dass der Drucksteueranschluss als ein dem Entlüftungsventil und dem entsperrbaren Rückschlagventil gemeinsam zur Verfügung stehender Drucksteueranschluss gebildet ist. Konstruktiv kann der gemeinsame Drucksteueranschluss beispielsweise über einen pneumatischen Kolben realisiert sein, der das Entlüftungsventil gleichzeitig mit dem Entsperren des Rückschlagventils öffnet.It has also proven particularly advantageous to provide a pilot operated non-return valve in the main pneumatic line. A particularly preferred development provides for the check valve to be configured so that it can be unlocked by means of the control valve. A pressure control connection is particularly preferably kept under control pressure when the check valve is unlocked. It has proven to be particularly preferred that the pressure control connection is formed as a pressure control connection that is jointly available to the ventilation valve and the pilot-operated check valve. Structurally, the common pressure control connection can be realized, for example, via a pneumatic piston that opens the vent valve at the same time as the check valve is unlocked.
Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nun nachfolgend anhand der Zeichnung im Vergleich zum Stand der Technik, welcher zum Teil ebenfalls dargestellt ist, beschrieben. Diese soll die Ausführungsbeispiele nicht notwendigerweise maßstäblich darstellen, vielmehr ist die Zeichnung, wo zur Erläuterung dienlich, in schematisierter und/oder leicht verzerrter Form ausgeführt. Im Hinblick auf Ergänzungen der aus der Zeichnung unmittelbar erkennbaren Lehren wird auf den einschlägigen Stand der Technik verwiesen. Dabei ist zu berücksichtigen, dass vielfältige Modifikationen und Änderungen betreffend die Form und das Detail einer Ausführungsform vorgenommen werden können, ohne von der allgemeinen Idee der Erfindung abzuweichen. Die in der Beschreibung, in' der Zeichnung sowie in den Ansprüchen offenbarten Merkmale der Erfindung können sowohl einzeln als auch in beliebiger Kombination für die Weiterbildung der Erfindung wesentlich sein. Zudem fallen in den Rahmen der Erfindung alle Kombinationen aus zumindest zwei der in der Beschreibung, der Zeichnung und/oder den Ansprüchen offenbarten Merkmale. Die allgemeine Idee der Erfindung ist nicht beschränkt auf die exakte Form oder das Detail der im Folgenden gezeigten und beschriebenen bevorzugten Ausführungsform oder beschränkt auf einen Gegenstand, der eingeschränkt wäre im Vergleich zu dem in den Ansprüchen beanspruchten Gegenstand. Bei angegebenen Bemessungsbereichen sollen auch innerhalb der genannten Grenzen liegende Werte als Grenzwerte offenbart und beliebig einsetzbar und beanspruchbar sein. Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung der bevorzugten Ausführungsbeispiele sowie anhand der Zeichnung; diese zeigt in:
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1 ein Systemschaltbild eines pneumatischen Systems mit einer Druckluftversorgungsanlage und einer Pneumatikanlage gemäß einer bevorzugten Ausführungsform mit einem Boostventil inForm eines schaltbaren 5/2-Wegeventils zwischen dem zweistufigen Kompressor und dem Druckluftanschluss bzw. zwischen der Druckluftzuführung und dem Druckluftanschluss bzw. zwischen dem zweistufigen Kompressor und dem Druckspeicher - in1 ist das 5/2-Wegeventil in einem ersten Schaltzustand zur Realisierung eines Normalbetriebs, bei dem die pneumatische Verbindung der pneumatischen Hauptleitung geöffnet und die pneumatische Verbindung der Speicherzweigleitung und der Bypassleitung zur Umgehung des Lufttrockners getrennt ist; -
2 daspneumatische System der 1 , bei welchem das Boostventil in einer zur Realisierung des Boostbetriebs zweiten Schaltzustand gezeigt ist, d. h. die pneumatische Verbindung der pneumatischen Hauptleitung getrennt ist und die pneumatische Verbindung der Speicherzweigleitung und der Bypassleitung zur Umgehung wenigstens des Lufttrockners geöffnet ist; -
3 eine abgewandelte, besonders bevorzugte weitere Ausführungsform, bei welcher zwischen der pneumatischen Speicherzweigleitung und derBypassleitung im 5/2-Wegeventil eine mit einer Rückschlagventilfunktion versehende pneumatische Inshot-Verbindung vorgesehen ist, die selbsttätig bei einem Restüberdruck im Druckspeicher von der Speicherzweigleitung zur Bypassleitung gegen Federdruck öffnen kann; -
4 ein Schema mit einem beispielhaft verdeutlichenden grundsätzlichen Ablauf von Verfahrensschritten zum Befüllen einer Pneumatikanlage, wobei Möglichkeiten und Vorteile eines Normalbetrieb für eine Befüllung in der Pneumatikanlage über den Lufttrockner (in einstufigen oder zweistufigen Betrieb) gemäß1 , einem boostoptimierten Betrieb unter Boost befüllen durch Schalten des 5/2-Wegeventils im zweiten Schaltzustand als auch eines Boost-Inshot-Betriebs durch Schalten des 5/2-Wegeventils in den zweiten Schaltzustand verdeutlicht ist.
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1 a system circuit diagram of a pneumatic system with a compressed air supply system and a pneumatic system according to a preferred embodiment with a boost valve in the form of a switchable 5/2-way valve between the two-stage compressor and the compressed air connection or between the compressed air supply and the compressed air connection or between the two-stage compressor and the accumulator - in1 the 5/2-way valve is in a first switching state to implement normal operation, in which the pneumatic connection of the main pneumatic line is opened and the pneumatic connection of the storage branch line and the bypass line for bypassing the air dryer is disconnected; -
2 the pneumatic system of1 , in which the boost valve is shown in a second switching state for realizing the boost operation, ie the pneumatic connection of the pneumatic main line is disconnected and the pneumatic connection of the accumulator branch line and the bypass line for bypassing at least the air dryer is open; -
3 a modified, particularly preferred further embodiment, in which a pneumatic in-shot connection with a check valve function is provided between the pneumatic accumulator branch line and the bypass line in the 5/2-way valve, which automatically opens against spring pressure in the event of a residual overpressure in the pressure accumulator from the accumulator branch line to the bypass line can; -
4 a scheme with an example illustrating the basic sequence of steps for filling a pneumatic system, with the possibilities and advantages of normal operation for filling in the pneumatic system via the air dryer (in one-stage or two-stage operation) according to FIG1 , a boost-optimized operation under boost filling by switching the 5/2-way valve in the second switching state and a boost-inshot operation by switching the 5/2-way valve in the second switching state.
Über den Druckluftanschluss 2 und die daran angeschlossene pneumatische Hauptleitung 60 der Druckluftversorgungsanlage 10 bzw. die weitere Pneumatikleitung 96 können Bälge 91 über die Galerie 95 befüllt werden oder entlüftet werden. Die Pneumatikanlage 90 weist außerdem einen über eine Speicherleitung 92L an die Galerie 95 angeschlossenen Druckspeicher 92 auf, an den vorliegend direkt ein Drucksensor 97 als Spannungsdrucksensor zur Messung eines Speicherdruck im Druckspeicher 92 angeschlossen ist; ein Speicherdruck steht somit ständig abrufbar an einem Datenbus einer Steuereinrichtung zur Verfügung. In einer Abwandlung kann ein Drucksensor, zusätzlich oder alternativ, an die Galerie 95 angeschlossen sein oder an die Speicherleitung 92L oder an eine davon abzweigende Speicherzweigleitung 92ZL; in dem Fall kann eine Druckmessung nach Öffnung des Speicherventils 94 vorgenommen werden. Dem Druckspeicher 92 ist ein Speicherventil 94 als 2/2-Wegeventil in der Speicherleitung 92L vorgeschaltet. Die Magnetwegeventile, nämlich die Balgventile 93 und das Speicherventil 94 sind vorliegend in einem 5fach Ventilblock 98 als Baueinheit kombiniert.Bellows 91 can be filled or vented via the
Die Speicherzweigleitung 92ZL ist an einem Zweiganschluss zwischen dem Speicherventil 94 und dem Druckspeicher 92 an die Speicherleitung 92L angeschlossen. Im weiteren führt die Speicherzweigleitung 92ZL zu einem wenigstens in mindestens zwei Schaltzustände 30A, 30B (in der
Die Druckluftversorgungsanlage 10 weist im Einzelnen eine Zuführungsleitung 20 und einen daran angeschlossenen Luftverdichter 21 auf. Der Luftverdichter 21 ist vorliegend als ein zweistufiger Kompressor 21.1 gebildet, der von einem Motor M --hier von einem Elektromotor 21.2-- angetrieben wird und der eine erste Verdichterstufe 21.1 A und eine zweiten Verdichterstufe 21.1B hat. Luftzuführungsseitig schließt die Luftzuführungsleitung an einen Luftzuführungsanschluss 0 an, der zugleich einen Entlüftungsanschluss 3 zur Umgebung bildet. Umgebungsseitig ist dem Luftzuführungsanschluss bzw. Entlüftungsanschluss 0/3 ein Filter 0.1 vorgeschaltet, der zur Luftansaugung eine Filterwirkung und zur Entlüftung eine Schalldämpfungswirkung hat. Der weitere Verlauf der Zuführungsleitung 20 setzt sich zwischen der ersten Verdichterstufe 21.1 A und der zweiten Verdichterstufe 21.1B als Zwischenleitung 20.1 fort, um dann als Ausgangsleitung 20.2, nach der zweiten Kompressorstufe 21.1B an die Druckluftzuführung 1 angeschlossen zu sein.In detail, the compressed
Zwischen der Druckluftzuführung 1 und dem Druckluftanschluss 2 verläuft die pneumatische Hauptleitung 60. An die Druckluftzuführung 1 ist auch eine Entlüftungsleitung 70 angeschlossen, die über einen ersten und zweiten Ventilanschluss 71X, 71Y eines Entlüftungsventil 71 zum Entlüftungsanschluss 3 führt. Das Entlüftungsventil 71 ist Teil einer Magnetventilanordnung 80 zu der auch ein als Magnetwegeventil ausgebildetes Steuerventil 81 und vorliegend ein entsperrbares Rückschlagventil 61 gehört. Das entsperrbare Rückschlagventil 61 und das Entlüftungsventil 71 sind vorliegend über einen einzigen Steuerkolben aktuierbar, der über ein pneumatisches Stellglied 71S, wie z. B. einen Drucksteueranschluss, als Relaiskolben bewegbar ist. Dem Drucksteueranschluss 71 S ist ein geeigneter Steuerdruck über das Steuerventil 81 zuführbar. Vorliegend ist der Steuerdruck ein über das Steuerventil 81 geschalteter, von der pneumatischen Hauptleitung 60 am Zweiganschluss 63 in eine Steuerleitung 110 abgezweigter Steuerdruck.The main
Das Steuerventil 81 ist vorliegend als ein 3/2-Wegeventil gebildet, das über eine elektrische Steuerleitung 81S zur Bestromung der Magnetspule 81M steuerbar und gegen eine Ventilfeder 81F zu aktuieren ist. In dem in
Ein dritter Teil 110.3 der Steuerleitung 110 zweigt vom ersten Teil 110.1 zwischen dem Zweiganschluss 63 und dem Steuerventil 81 ab und ist direkt auf den Relaiskolben des Entlüftungsventils 71 geführt, ohne im Normalfall jedoch das Entlüftungsventil 71 gegen den Druck der Ventilfeder 71F des Entlüftungsventils 71 zu schalten. Im Ergebnis führt dies zu einer schnelleren Schalttätigkeit im Entlüftungsfalle, d. h. wenn das Steuerventil 81 bei entsprechender Bestromung der Magnetspule 81M --im bestromten Zustand-- in den zweiten Schaltzustand übergeht und den ersten und zweiten Teil 110.1, 110.2 der Steuerleitung 110 pneumatisch miteinander verbindet, so dass der Steuerdruck am pneumatischen Stellglied 71S anliegt. Dann wird der Relaiskolben bewegt, d. h. der Steuerdruck bewegt über den Drucksteueranschluss oder dergleichen hier dargestelltes pneumatisches Stellglied 71S sowohl den Relaiskolben 71K des Entlüftungsventils als auch den Relaiskolben 61K des entsperrbaren Rückschlagventils. Im Ergebnis wird dazu der in der pneumatischen Hauptleitung 60 vorgesehene Lufttrockner 62 sowohl auf der Seite der Entlüftungsleitung 70 als auch auf der Seite des Druckluftanschlusses 2 --also beidseitig-- geöffnet. Darüber hinaus kann eine Druckbegrenzungsfunktion in der Druckluftversorgungsanlage vorgesehen sein, insbesondere in der Entlüftungsleitung 70. Vorzugsweise kann sich bei einem zu hohen Druck im System bzw. der Hauptleitung 60 jenseits eines Begrenzungsdruckes der Relaiskolben 71K gegen die Federkraft, insbesondere einer Federkraft der Ventilfeder 71F des Entlüftungsventils 71 öffnen.A third part 110.3 of the
Eine Entlüftung der Pneumatikanlage 90 erfolgt dann über eine erste Drossel 64 in der pneumatischen Hauptleitung 60 und eine zweite Drossel 74 in der Entlüftungsleitung 70. Eine Nennweite der ersten Drossel 64 ist im vorliegenden Ausführungsbeispiel größer als eine Nennweite der Drossel 74, um einerseits eine effiziente Entlüftung unter Vermeidung einer zu hohen Schall- bzw. Druckamplitude bei bestmöglicher Regeneration des Lufttrockners 62 zu ermöglichen.The
Ein Befüllen der Bälge 91 oder des Druckspeichers 92 der Pneumatikanlage 90 kann bei der in
In dem in
An den vierten Ventilanschluss W ist die vorerwähnte Speicherzweigleitung 92ZL angeschlossen. In dem in
Dem Konzept der Erfindung folgend, ist an dem fünften Ventilanschluss V des Boostventils eine pneumatische Bypassleitung 65 angeschlossen, die vorliegend zum vorerwähnten Zweiganschluss 63 der Steuerleitung 110, d. h. zwischen erster Drossel 64 und Druckluftanschluss 2, wieder an die pneumatische Hauptleitung 60 anschließt. Die pneumatische Bypassleitung 65 verläuft zwischen dem fünften Ventilanschluss V des Boostventils und dem Zweiganschluss 63 der Steuerleitung 110 unter Umgehung des Lufttrockners 62, unter Umgehung des entsperrbaren Rückschlagventils 61 als auch unter Umgehung der ersten Drossel 64. In dem für die pneumatische Hauptleitung 60 stromlos geöffneten Zustand des Boostventils --d. h. stromlos geöffneten Zustand des 5/2-Wegeventils 30.5 zwischen den ersten und zweiten Anschlüssen X, Y-- ist die Bypassleitung am fünften Ventilanschluss V gegen den Zweiganschluss 63 geschlossen.Following the concept of the invention, a
Während ein Befüllvorgang der Pneumatikanlage über die pneumatische Hauptleitung 60 unter einstufigem oder zweitstufigem Verdichterbetrieb des Kompressors 21.1 erfolgen kann; kann vorliegend ebenso eine Entlüftung der Pneumatikanlage 90 durch Entsperren des entsperrbaren Rückschlagventils 61 und über den Lufttrockner 62 in die Entlüftungsleitung 70 erfolgen - d. h. vorliegend unter Regeneration des Lufttrockners 62. Unter anderem deswegen wird der Betrieb der Druckluftversorgungsanlage --sei es im Befüllbetrieb, sei es im Entlüftungsbetrieb-- als Normalbetrieb NORM bezeichnet, wenn sich das 5/2-Wegeventil 30.5 in dem ersten Schaltzustand 30A der
In dem verbesserten Boostbetrieb BOOST aber wird die an der Druckluftzuführung 1 anstehende Druckluft --da ohnehin bereits getrocknet aus dem Druckluftspeicher 92--am Lufttrockner 62 vorbei in die weitere Pneumatikleitung 96 und Galerie 95 über den Druckluftanschluss 2 zur Verfügung gestellt. Außerdem wird über die Bypassleitung 65 auch das entsperrbare Rückschlagventil 61 und die erste Drossel 64 umgangen, so dass deren Schaltwiderstand zunächst nicht überwunden werden muss. Die verbesserte Boostfunktion gemäß dem zweiten Schaltzustand des 5/2-Wegeventils 30.5, d. h. gemäß der bestromten in
Dies senkt einen Luftverbrauch und damit insgesamt den Energieverbrauch der Druckluftversorgungsanlage 10 sowohl bei einer Entlüftung als auch bei einer Befüllung der Pneumatikanlage 90. Insbesondere gilt dies für ein reines Entlüften der Galerie 95 nach einem Boostbetrieb BOOST. Dabei ist vergleichsweise wenig Volumen verfügbar, das sich beim Schalten der Entlüftungsbaugruppe und der zwangsweisen Betätigung vom entsperrbaren Rückschlagventil 61 unter anderem auch in den Lufttrockner 62 verteilt. In der Regel wird zum Entlüften, insbesondere in Kombination mit einem Absenken des Fahrzeugs, jedoch der Lufttrockner 62 durchströmt. Dabei kann das 5/2-Wegeventil 30.5 gegebenenfalls geschlossen bleiben.This reduces air consumption and thus overall the energy consumption of the compressed
Zusätzlich ist im modifizierten Boostventil --d.h. hier in dem als 5/2-Wegeventil 30.5' gebildeten in mindestens zwei Schaltzustände schaltbaren Wegeventil 30'-- zur Bildung einer Inshot-Verbindung eine pneumatische Leitung 31 mit noch einem weiteren Rückschlagventil 32 vorgesehen. Die pneumatische Leitung 31 ist unter Umgehung des Luftverdichters im 5/2-Wegeventil 30.5' zwischen der Speicherzweigleitung 92ZL und der Bypassleitung 65 angeschlossen. Diese als Inshot-Verbindung bezeichnete pneumatische Verbindung mit der pneumatischen Leitung 31 verläuft im Wesentlichen zwischen Druckspeicher 92, Speicherzweigleitung 92ZL, 5/2-Wegeventil 30.5', die genannte pneumatische Leitung 31 und gegebenenfalls die Entlüftungsleitung 70 zum Entlüftungsanschluss 3. Zum Inshot-Belüften verläuft diese zur pneumatischen Bypassleitung 65 und über den Druckluftanschluss 2 und die Pneumatikleitung 96 zur Galerie 95. Das auch als Inshot-Ventil bezeichnete Rückschlagventil 32 kann gegen eine nicht näher dargestellte Rückschlagventilfeder gegen pneumatischen Druck aus der Speicherzweigleitung 92ZL selbsttätig in Richtung der Entlüftungsleitung 70 oder der Bypassleitung 65 öffnen.In addition, a
Wird ein in Bezug auf
Weiterführend kann gemäß der in
Über einen direkt am Druckspeicher 92 angebrachten Drucksensor 97 wird separat geprüft, ob ein Druck im Druckspeicher Vorteile gegenüber einem oben bezeichneten Normalbetrieb NORM mit beiden Verdichterstufen 21.1A, 21.1B des zweistufigen Kompressors 21.1 bietet. Insbesondere kann geprüft werden, ob ein Überdruck oberhalb eines vorbestimmten oberen Schwelldrucks liegt (d.h. zu hoch ist) und/oder ein Restdruck unterhalb eines vorbestimmten unteren Schwelldrucks liegt (d.h. zu niedrig ist) oder oberhalb eines vorbestimmten unteren Schwelldrucks liegt (d.h. ausreichend hoch ist). Dazu kann das Speicherventil 94 an die Galerie 95 angeschlossen werden oder --wie vorliegend-- direkt am Druckspeicher 92 angeschlossen sein, um den Speicherdruck des Druckspeichers 92 praktisch ständig zu ermitteln. Außerdem ist über eine solche oder ähnliche Druckmessung des Drucks im Druckspeicher gewährleistet, dass ein verbesserter Boostvorgang abgeregelt, d. h. beendet werden kann, bevor ein über den Drucksensor ermittelter Speicherdruck unterhalb eines Drucks der ersten Verdichterstufe sinkt. Dadurch wird verhindert, dass feuchte Luft am Lufttrockner 62 vorbei in die Galerie 95 gefördert wird.A
Das Integrieren des auch als Inshot-Ventil bezeichneten Rückschlagventils 32 im wenigstens einen in mindestens zwei Schaltzustände schaltbare Wegeventil 30' mit der Funktion eines Boostventils, d. h. vorliegend im 5/2-Wegeventil 30.5' für die Inshot-Funktion verbessert den Schutz der gesamten Pneumatikanlage gegen Überdruck. Dies gilt auch wenn die Druckbegrenzung den Vorsteuerdruck nicht in der Vorsteuerleitung 110, sondern in der Entlüftungsleitung 70 abgreift. Bei einer thermischen Überladung des Druckspeichers 92 (also z. B. nach einem starken Temperaturanstieg) kann der Überdruck über die Inshotverbindung z. B. zum Druckbegrenzungsventil (Entlüftungsventil 71 mit Druckbegrenzung 76 der
Druckluft wird über die Druckluftzuführung 1 mittels einem Betrieb des Luftverdichters 21, nämlich zur Darstellung einer normalen zweistufigen Verdichterbetriebs NORM, mittels Betrieb sowohl der ersten als auch der zweiten Verdichterstufe 21.1A, 21.1B erzeugt. Diese wird über das wenigstens eine in mindestens zwei Schaltzustände schaltbare Wegeventils 30,30', d.h. vorliegend über die ersten und zweiten Ventilanschlüsse X, Y des 5/2-Wegeventils 30.5, 30.5', dem Lufttrockner 62 und einem selbsttätig geöffneten, entsperrbaren Rückschlagventil 61 dem Druckluftanschluss 2 zur Verfügung gestellt. Beim Öffnen eines Speicherventils 94 kann die Druckluft über die weitere Pneumatikleitung 96 und die Galerie 95 auch in den Druckspeicher 92 eingespeichert werden. Durch den direkt am Speicher 92 angeschlossenen Drucksensor 97 ist ein Druck der Druckluft im Druckspeicher 92 ständig zur Verfügung.Compressed air is generated via the
Sollte im weiteren Verlauf eines Betriebs der Pneumatikanlage 90 für einen Fahrzustand des Fahrzeugs 1000 ein Boostbetrieb BOOST erforderlich werden, kann über eine Boost-Inshot-Funktion (BOOST-INSHOT) zunächst die Galerie 95 vorgefüllt werden. Dazu ist zunächst abzufragen, ob der durch den Drucksensor 97 in Verfahrensschritt S2 gelieferte Druck des Druckspeichers 92 oberhalb eines Schwelldrucks liegt. Der Schwelldruck ist derart hoch festgelegt, dass ein Restüberdruck im Druckspeicher 92 Vorteile gegenüber dem in Verfahrensschritt S1 dargestellten Normalbetrieb NORM mit beiden Kompressorstufen bietet. Ist dies der Fall, kann in einem Verfahrensschritt S3 das 5/2-Wegeventil 30.5' in einen in
Das noch weitere Rückschlagventil 32 kann mit der nicht dargestellten Rückschlagventilfeder desselben so eingestellt werden, dass dieses unterhalb eines bestimmten Schwelldrucks selbsttätig schließt und somit für geringere Speicherrestdrücke Speicherdruckluft über das weitere Rückschlagventil 22 selbsttätig öffnet und die zweite Verdichterstufe 21.1B nochmals verdichtet der Druckluftzuführung und dann der pneumatischen Hauptleitung 60 in die Bypassleitung 65 zur Verfügung gestellt wird; diese Boostfunktion BOOST ist im Verfahrensschritt S4 dargestellt.The
Befindet sich der Druckspeicher 92 kurz vor einem Zustand, der weder ein selbsttätiges Öffnen des weiteren Rückschlagventils 22 noch ein selbsttätiges Öffnen des noch weiteren Rückschlagventils 32 erlaubt, kann das wenigstens eine in mindestens zwei Schaltzustände schaltbare Wegeventils 30,30' mit der Funktion eines Boostventils, d. h. vorliegend das 5/2-Wegeventil 30.5 oder 30.5', bei wegfallender Bestromung in den stromlosen Zustand zurückfallen. Konkret kann dazu vorgesehen sein, dass für den Fall dass der Drucksensor 97 einen Druck im Druckspeicher 92 misst, der unterhalb des Schwelldrucks liegt, die Bestromung des Boostventils aufgehoben wird und dieses wenigstens eine in mindestens zwei Schaltzustände schaltbare Wegeventils 30,30' mit der Funktion eines Boostventils, d. h. vorliegend das 5/2-Wegeventil 30.5 oder 30.5', in den in
BezugszeichenlisteReference List
- 10001000
- Fahrzeugvehicle
- 0.10.1
- Filterfilter
- 11
- Druckluftzuführungcompressed air supply
- 22
- Druckluftanschlusscompressed air connection
- 77
- Zweiganschlussbranch connector
- 33
- Entlüftungsanschlussvent port
- 10, 10'10, 10'
- Druckluftversorgungsanlagecompressed air supply system
- 2020
- Zuführungsleitungsupply line
- 20.120.1
- Zwischenleitungintermediate line
- 20.220.2
- Ausgangsleitungoutput line
- 20.320.3
- Zwischenzweigleitungintermediate branch line
- 2121
- Luftverdichterair compressor
- 21.121.1
- zweistufiger Kompressortwo-stage compressor
- 21.221.2
- Elektromotorelectric motor
- 21.1A21.1A
- erste Verdichterstufefirst compressor stage
- 21.1B21.1B
- zweite Verdichterstufesecond compressor stage
- 2222
- weiteres Rückschlagventilanother check valve
- 30, 30'30, 30'
- in mindestens zwei Schaltzustände schaltbare WegeventilDirectional valve switchable in at least two switching states
- 30.5, 30.5'30.5, 30.5'
- 5/2-Wegeventil5/2 way valve
- 30A, 30A'30A, 30A'
-
erster Schaltzustand des schaltbaren Wegeventils 30, 30'first switching state of the switchable
directional control valve 30, 30' - 30B, 30B'30B, 30B'
-
zweiter Schaltzustand des schaltb. Wegeventils 30, 30'second switching state of the switchb.
directional valve 30, 30' - 30M, 30M'30M, 30M'
- Magnetspulemagnetic coil
- 30F, 30F'30F, 30F'
- Ventilfedervalve spring
- 3131
- pneumatische Leitung (Inshot-Verbindung)pneumatic line (inshot connection)
- 3232
- noch ein weiteres Rückschlagventil (Inshot-Ventil)another check valve (inshot valve)
- 6060
- pneumatische Hauptleitungpneumatic main line
- 6161
- entsperrbares Rückschlagventilunlockable check valve
- 61K61K
- Relaiskolben des entsperrbaren RückschlagventilsPilot operated check valve relay piston
- 6262
- Lufttrocknerair dryer
- 6363
- Zweiganschlussbranch connector
- 6464
- erste Drosselfirst throttle
- 6565
- Bypassleitungbypass line
- 7070
- Entlüftungsleitungvent line
- 7171
- Entlüftungsventilvent valve
- 71F71F
- Ventilfedervalve spring
- 71S71S
- pneumatisches Stellgliedpneumatic actuator
- 71K71K
- Relaiskolben des EntlüftungsventilsBleed valve relay piston
- 71X71X
-
erster Ventilanschluss des Entlüftungsventils 71first valve connection of the
vent valve 71 - 71Y71Y
-
zweiter Ventilanschluss des Entlüftungsventils 71second valve connection of the
vent valve 71 - 7474
- zweite Drosselsecond throttle
- 76S76S
- Drucksteueranschlusspressure control port
- 8080
- Magnetventilanordnungsolenoid valve assembly
- 8181
- Steuerventilcontrol valve
- 81F81F
- Ventilfedervalve spring
- 81S81S
- elektrische Steuerleitungelectrical control line
- 81M81M
- Magnetspulemagnetic coil
- 81X81X
-
erster Ventilanschluss des Steuerventils 81first valve connection of the
control valve 81 - 81Y81Y
-
erster zweiter Ventilanschluss des Steuerventils 81first second valve connection of the
control valve 81 - 81Z81Z
-
dritter Ventilanschluss des Steuerventils 81third valve connection of the
control valve 81 - 9090
- Pneumatikanlagepneumatic system
- 9191
- Bälgebellows
- 9292
- Druckspeicheraccumulator
- 91L91L
- Balgleitungbellows line
- 92L92L
- Speicherleitungstorage line
- 92ZL92ZL
- Speicherzweigleitungmemory branch line
- 9393
- Balgventilbellows valve
- 9494
- Speicherventilstorage valve
- 9595
- Galeriegallery
- 9696
- Pneumatikleitungpneumatic line
- 9797
- Drucksensorpressure sensor
- 9898
- Ventilblockvalve block
- 100100
- pneumatisches Systempneumatic system
- 110110
- pneumatische Steuerleitungpneumatic control line
- 110.1110.1
- erster Teilfirst part
- 110.2110.2
- zweiter Teilsecond part
- 110.3110.3
- dritter Teilthird part
- 117117
- weitere Entlüftungsleitungfurther ventilation line
- MM
- Motorengine
- XX
- erster Ventilanschlussfirst valve port
- YY
- zweiter Ventilanschlusssecond valve port
- ZZ
- dritter Ventilanschlussthird valve port
- WW
- vierter Ventilanschlussfourth valve port
- VV
- fünfter Ventilanschlussfifth valve port
- S1S1
- erster Verfahrensschrittfirst step in the process
- S2S2
- zweiter Verfahrensschrittsecond process step
- S3S3
- dritter Verfahrensschrittthird step
- S4S4
- vierter Verfahrensschrittfourth step
- S5S5
- fünfter Verfahrensschrittfifth step
- NORMSTANDARD
- Normalbetrieb der DruckluftversorgungsanlageNormal operation of the compressed air supply system
- BOOSTBOOST
- Boostbetrieb der DruckluftversorgungsanlageBoost operation of the compressed air supply system
- BOOST-INSHOTBOOST INSHOT
- Boost-Inshot-Funktion der DruckluftversorgungsanlageBoost inshot function of the compressed air supply system
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