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TECHNISCHES GEBIET
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Die vorliegende Erfindung betrifft Kompressoren, die selektiv mit einer Kupplung eingekoppelt werden können und insbesondere ein Verfahren zum Feststellen, ob ein Kompressor mit oder ohne Verzögerung eingekoppelt werden muss. Die Erfindung betrifft ebenfalls ein System und ein Fahrzeug, wobei mit dem System ebenfalls ein Computerprogramm und ein Computerprogrammprodukt genutzt wird, welches das Verfahren gemäß der Erfindung ausführt.
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HINTERGRUND UND STAND DER TECHNIK
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Schwerlastfahrzeuge wie beispielsweise Lastkraftwagen und Busse sind häufig mit druckluftbetriebenen Bremsanlagen, Federungssystemen und Niveauregulierungssystemen ausgestattet. Druckluft kann ebenfalls zum Öffnen und Schließen von Türen von beispielsweise Bussen oder für luftgefederte Sitze verwendet werden. Fahrzeuge können eine Druckluftquelle in Form eines Kompressors umfassen, die üblicherweise vom Verbrennungsmotor des Fahrzeugs angetrieben wird und die zum Liefern von Druckluft an einen oder mehrere Drucklufttanks, die am Chassis des Fahrzeugs angeordnet sein können, ausgebildet sein kann, um die verschiedenen Systeme und Komponenten mit Druckluft zu versorgen. Der Kompressor kann fest an den Motor gekoppelt sein und somit die gesamte Zeit aktiv sein, in welcher der Motor in Betrieb ist; er kann aber auch ausgebildet sein, selektiv an den Motor mit einer Kupplung, beispielsweise einer Lamellenkupplung, gekoppelt zu werden, so dass der Motor in Betrieb sein kann, ohne dass der Kompressor aktiv sein muss.
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Üblicherweise wird ein selektives Einkoppeln verwendet, wenn der Druckluftbedarf normalerweise nicht so beschaffen ist, dass ein kontinuierlicher Betrieb des Kompressors erforderlich ist. Wenn die Drucklufttanks gefüllt sind und das Fahrzeug keine Druckluft verbraucht, entspricht der Druck in den Tanks einen vorgegebenen Grenzwert oder überschreitet diesen. Wenn das Fahrzeug Druckluft verbraucht, beispielsweise beim Bremsen, fällt der Druck in den Tanks auf einen unteren Grenzwert ab, woraufhin der Kompressor eingekoppelt wird, um die Tanks auf einen vorgegebenen Druck über dem Grenzwert zu befüllen. Wenn der vorgegebene Druck erreicht ist, wird der Kompressor ausgekoppelt. Dies bedeutet, dass der Kompressor während langer Zeiträume ausgekoppelt sein kann, insbesondere beispielsweise bei Fahrten auf Landstraßen, bei denen Druckluft verbrauchende Systeme nur wenig verwendet werden.
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Ein Vorteil des selektiven Einkoppelns besteht darin, dass der Verschleiß des Kompressors verringert und der Energieverbrauch des Motors gesenkt werden können, weil der Motor nicht unnötig mit der Kompressorlast beaufschlagt wird. Ein Nachteil besteht darin, dass die Kupplung bei jedem Einkoppeln einem Verschleiß unterliegt und dass der Verschleiß am größten ist, wenn bei hohen Motordrehzahlen eingekoppelt wird, weil der Verschleiß im Quadrat mit der Motordrehzahl zunimmt.
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Nach dem Stand der Technik werden Verschleißteile in Kupplungen bei Bedarf ausgetauscht; dies erfordert aber einen Werkstattbesuch und eine Demontage der Kupplung, was relativ kostspielig ist, insbesondere da das Fahrzeug in dieser Zeit nicht genutzt werden kann.
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DE 10 2007 042 319 A1 löst das Problem des Kupplungsverschleißes durch einen zusätzlichen Elektromotor als Druckerzeuger und einer Synchronisiereinrichtung zur Drehzahlanpassung mit dem Antriebsmotor.
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DE 10 2008 005 437 A1 löst das Problem des Kupplungsverschleißes durch Überwachungsroutinen und mit einer Mindestwartezeit zwischen den Kupplungsvorgängen.
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EP 2 871 345 A1 löst das Problem des Kupplungsverschleißes durch eine Drehzahlanpassung, wobei ein „Pre-Spin“ mittels Regelung eines Bypassventils stromaufwärts des Verdichters des Abgasturboladers eingestellt wird.
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DE 102 52 975 A1 nennt das Problem des Kupplungsverschleißes. Es kann mittels einer kleiner dimensionierten vom Verbrennungsmotor betriebenen Hauptverdichtereinheit und eines zusätzlichen elektrisch angetriebenen Verdichters für Leistungsspitzen auf eine Kupplung verzichtet werden.
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DE 102 40 162 A1 löst das Problem des Kupplungsverschleißes dadurch, dass die Luftbedarfssteuerung nicht nur über das Ein- und Ausschalten der Verdichtereinheit arbeitet, sondern dass die Drehzahl der Getriebeeinheit, mit welcher der Verdichter an der Brennkraftmaschine angekoppelt ist, entsprechend des Druckluftbedarfs angepasst wird.
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WO 2015/ 105 447 A1 lehrt eine Lamellenkupplung.
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ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
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Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht im Verringern der Zahl von Kompressoreinkopplungen bei hoher Drehzahl. Eine weitere Aufgabe besteht im Verhindern, dass die Kupplung, die den Betrieb des Kompressors durch den Motor ein- und auskoppelt, einem unnötigen Verschleiß ausgesetzt ist. Eine weitere Aufgabe besteht im Verlängern der Lebensdauer der Kupplung. Diese und weitere Aufgaben werden durch die technische Lehre gelöst, die in den beigefügten Patentansprüchen angegeben ist.
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Kompressoreinkopplungen bei hoher Drehzahl führen zu einem wesentlich höheren Verschleiß der Kupplung als Einkopplungen bei einer niedrigeren Drehzahl und sind daher zu vermeiden, um die Lebensdauer der Kupplung zu verlängern. Da der Kompressor vom Druck in der Druckluftanlage des Fahrzeugs gesteuert wird, kann er eine Anforderung zum Einkoppeln von der Druckluftanlage erhalten und wird im Wesentlichen zu einem beliebigen Zeitpunkt unabhängig von der Motordrehzahl eingekoppelt. Er kann beispielsweise bei hoher Drehzahl direkt von einem Schaltvorgang eingekoppelt werden, obwohl er genauso gut bei einer erheblich niedrigeren Drehzahl einkoppeln hätte können, nachdem das Einkoppeln tatsächlich stattgefunden hat. Um die Zahl der Kompressoreinkopplungen bei hoher Drehzahl zu verringern, umfasst ein System im Fahrzeug ein Element, das die Motordrehzahl ermittelt, wenn eine Anforderung der Kompressoreinkopplung eingeht. Die ermittelte Drehzahl dient anschließend zum Ermitteln, ob der Kompressor mit oder ohne Verzögerung eingekoppelt werden muss. Auf diese Weise kann das Einkoppeln des Kompressors so gesteuert werden, dass er nicht bei hoher Drehzahl eingekoppelt wird, sondern wenn die Drehzahl niedriger ist. In bestimmten Fällen, wenn der Druckluftbedarf groß ist, muss der Kompressor eingekoppelt werden, obwohl die Drehzahl relativ hoch ist, um die Luftzufuhr zur Druckluftanlage zu gewährleisten.
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Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung kann das Einkoppeln des Kompressors verzögert werden, wenn die Motordrehzahl einem Grenzwert für die Motordrehzahl entspricht oder diesen überschreitet. Der Grenzwert kann je nach Fahrzeugtyp unterschiedlich sein und kann in einer vorteilhaften Ausführungsform zwischen 800 und 1.000 U/min liegen. Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform kann der Grenzwert in einer Größenordnung von 800 U/min oder 1000 U/min liegen.
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Zum Ermitteln einer entsprechenden Länge der Verzögerung muss beispielsweise der Typ des Fahrzeugs und des Getriebes berücksichtigt werden; bei einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung kann jedoch das Einkoppeln um 0,1-3 Sekunden, vorzugsweise aber um 0,5-1 Sekunden verzögert werden. Durch Verzögern des Einkoppelns werden hohe Drehzahlen vermieden und der Verschleiß der Kupplung ist wesentlich geringer, als dies sonst der Fall wäre. Da die Zeiten hoher Drehzahlen meist relativ kurz sind, ist die Wahrscheinlichkeit groß, dass die Drehzahl innerhalb der Zeitintervalle nach den jeweiligen hohen Drehzahlen wesentlich niedriger ist. Wenn jedoch keine niedrigere Drehzahl nach der Verzögerung vorliegt, koppelt der Kompressor trotzdem ein, um die Luftversorgung der Druckluftanlage sicherzustellen. Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform kann das Einkoppeln des Kompressors nur verzögert werden, wenn der Druck in der Druckluftanlage 9 bar oder mehr beträgt, um sicherzustellen, dass der Druck in der Druckluftanlage nicht zu niedrig wird.
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Weitere Ausführungsformen und Vorteile der Erfindung gehen aus den Patentansprüchen, der Beschreibung der Ausführungsbeispiele und den beigefügten Figuren hervor.
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Figurenliste
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Nachfolgend sind beispielhafte Ausführungsformen der Erfindung in Bezug auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben.
- 1 zeigt schematisch ein Fahrzeug, das von einem Verbrennungsmotor angetrieben wird.
- 2 zeigt schematisch einen Kompressor, der vom Verbrennungsmotor angetrieben wird.
- 3 zeigt schematisch eine Steuereinheit in einer Steuerung für ein Fahrzeug.
- 4 zeigt einen Graphen, der ein Beispiel aus dem tatsächlichen Betrieb veranschaulicht, bei dem der Kompressor bei einer relativ hohen Motordrehzahl eingekoppelt wird.
- 5 zeigt schematisch ein Fließbild für eine Ausführungsform eines Verfahrens.
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AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG VON AUSFÜHRUNGSFORMEN DER ERFINDUNG
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1 zeigt schematisch ein Fahrzeug 1, das von einem Verbrennungsmotor 2 angetrieben wird. Das Fahrzeug 1 ist vorteilhafterweise ein Schwerlastfahrzeug und der Verbrennungsmotor 2 kann ein Dieselmotor oder ein Ottomotor sein. Bei alternativen Ausführungsformen kann der Verbrennungsmotor 2 für einen industriellen oder maritimen Einsatz vorgesehen sein. Der Verbrennungsmotor 2 ist über ein Schwungrad 3, ein Getriebe 4, eine Antriebsachse 5, ein Differentialgetriebe 6 und Antriebsachsen 7, 8 zum Antreiben von zwei oder mehr Antriebsrädern 9, 10 ausgebildet und ausgebildet, von einer im Fahrzeug enthaltenen Steuerung über wenigstens eine Steuereinheit 12 gesteuert zu werden.
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Das Fahrzeug 1 umfasst eine Druckluftquelle in Form eines Kompressors 13, die vom Verbrennungsmotor 2 angetrieben wird und die zum Liefern von Druckluft an einen oder mehrere Drucklufttanks 14, die am Chassis des Fahrzeugs angeordnet sein können, ausgebildet ist, um die verschiedenen Luftverbraucher 15 mit Druckluft zu versorgen. Die Luftverbraucher 15 können aus einer druckluftbetriebenen Bremsanlage, einem Niveauregulierungssystem, einem Federungssystem oder einer Anordnung zum Öffnen und Schließen von Türen beispielsweise an einem Bus oder für luftgefederte Sitze bestehen. Der Kompressor 13 kann fest an den Verbrennungsmotor 2 gekoppelt sein und somit die gesamte Zeit aktiv sein, in welcher der Verbrennungsmotor 2 in Betrieb ist; in diesem Ausführungsbeispiel ist er aber ausgebildet, selektiv an den Verbrennungsmotor 2 mit einer Kupplung 17 gekoppelt zu werden, so dass der Verbrennungsmotor 2 in Betrieb sein kann, ohne dass der Kompressor 13 aktiv sein muss. Die Kupplung 17 ist dabei mit Signalen 28 von einer Steuereinheit 18 umschaltbar.
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2 zeigt schematisch eine vom Verbrennungsmotor 2 angetriebene Zahnradübersetzung 20. Die Zahnradübersetzung 20 kann ausgebildet sein, vom Schwungrad 3 angetrieben zu werden, oder kann mit dem Verbrennungsmotor 2 auf eine andere geeignete Weise kraftübertragend verbunden sein. Die Zahnradübersetzung 20 ist zum Antreiben eines ersten Kupplungsteils 21 ausgebildet, so dass sich dieser dreht, wenn der Verbrennungsmotor 2 in Betrieb ist. Die Kupplung 17 umfasst einen zweiten Kupplungsteil 22, der drehfest mit dem Kompressor 13 und einem zwischen den beiden Kupplungsteilen 21, 22 angeordneten Kupplungselement 23 verbunden ist.
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Das Kupplungselement 23 kann druckluftgesteuert sein und ist zum Koppeln der beiden Kupplungsteile 21, 22 miteinander, um den Kompressor 13 mit dem Verbrennungsmotor 2 anzutreiben, oder zum Abkoppeln der beiden Kupplungsteile 21, 22 voneinander, so dass der Kompressor 13 nicht vom Verbrennungsmotor 2 angetrieben wird, ausgebildet.
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Die Druckluftsteuerung umfasst eine erste Passage 24, die sich zwischen der Kupplung 17 und einem Ventil 26 erstreckt, und einer zweiten Passage 25, die sich zwischen dem Ventil 26 und dem Drucklufttank 14 erstreckt. Das Ventil 26 wird von den Signalen 28 von der Steuereinheit 18 gesteuert. Die Signale 28 können auf Drucksignalen 29 vom Drucklufttank 14 und/oder einer anderen geeigneten Position in der Druckluftanlage des Fahrzeugs basieren.
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Das Kupplungselement 23 kann eine Reibungskupplung, beispielsweise eine Lamellenkupplung sein, die eine oder mehrere Lamellen mit Reibbelägen umfasst, die von kräftigen Federn gegen eine Druckplatte gedrückt werden, um Antriebskraft zwischen den beiden Kupplungsteilen 21, 22 und somit auch zwischen dem Verbrennungsmotor 2 und dem Kompressor 13 zu übertragen. Wenn der Kupplung 17 Druckluft vom Drucklufttank 14 über die erste und zweite Passage 24, 25 zugeführt wird, nimmt die Anpresskraft der Druckplatte an die Lamellen schrittweise ab, was dazu führt, dass die beiden Kupplungsteile 21, 22 voneinander abgekoppelt werden und dass der Kompressor 13 dadurch vom Verbrennungsmotor 2 abgekoppelt wird.
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Wenn der Verbrennungsmotor 2 gleichzeitig in Betrieb ist, wie die beiden Kupplungsteile 21, 22 gekoppelt sind, wird Antriebskraft vom Schwungrad 3 des Verbrennungsmotors 2 über die Zahnradübersetzung 20 und die Kupplung 17 auf den Kompressor 13 übertragen. Der Kompressor 13 verdichtet dabei Luft, die über eine Leitung 16 dem Drucklufttank 14 zugeführt wird, um von den verschiedenen Luftverbrauchern 15 im Fahrzeug 1 verwendet zu werden. Wenn der Drucklufttank 14 mit einem vorgegebenen ersten Druck unter Druck gesetzt wird, gibt die Steuereinheit 18 ein Signal 28 an das Ventil 26 aus, das die Verbindung zwischen der ersten und zweiten Passage 24, 25 schließt und die Zufuhr von Druckluft vom Drucklufttank 14 zur Kupplung 17 unterbricht. Die restliche Luft im Kupplungselement 23 wird über eine dritte Passage 27 abgelassen und der Kompressor 13 wird abgekoppelt.
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Wenn das Fahrzeug 1 Druckluft verbraucht, beispielsweise beim Bremsen, fällt der Druck im Drucklufttank 14 auf einen vorgegebenen zweiten Druck ab. Die Steuereinheit 18 gibt dann ein Signal 28 an das Ventil 26 aus, das die Verbindung zwischen der ersten und der zweiten Passage 24, 25 zwischen dem Drucklufttank 14 und der Kupplung 17 öffnet und die dritte Passage 27 schließt. Die Kupplung 17 wird dadurch unter Druck gesetzt und der Kompressor 13 wird eingekoppelt, um den Drucklufttank 14 auf den vorgegebenen ersten Druck zu befüllen. Wenn der vorgegebene erste Druck erreicht ist, wird der Kompressor 13 wieder abgekoppelt.
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Das Kupplungselement 23 kann so beschaffen sein, dass es im drucklosen Zustand die beiden Kupplungsteile 21, 22 miteinander koppelt, um sicherzustellen, dass der Kompressor 13 immer startet, wenn der Verbrennungsmotor 2 startet, so dass der erforderliche Druckluftaufbau beim Fahrzeugstart sichergestellt werden kann.
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Das in 1 dargestellte Fahrzeug 1 umfasst eine Steuerung zur Steuerung der verschiedenen Funktionen des Fahrzeugs 1. Die Steuerung wird aus einem Kommunikationsbussystem bestehend aus einem oder mehreren Kommunikationsbussen gebildet, die eine Reihe von elektronischen Steuereinheiten oder Steuergeräten sowie verschiedene Komponenten im Fahrzeug 1 miteinander koppeln. Die Steuereinheiten kommunizieren mit verschiedenen Sensoren und Stellantrieben und lesen kontinuierlich Signale von diesen sowie sind miteinander so gekoppelt, dass sie als Sensoren und Stellantriebe füreinander agieren können. Die Steuerung kann somit eine große Zahl von Steuereinheiten umfassen und die Zuständigkeit für eine bestimmte Funktion kann auf mehrere Steuereinheiten verteilt sein. Zur Vereinfachung sind in 1 nur zwei Steuereinheiten 12, 18 dargestellt; in der Praxis kann aber die Zahl der Steuereinheiten wesentlich größer als dargestellt sein. Die Erfindung kann ausgebildet sein, von einer beliebigen Steuereinheit in der Steuerung, beispielsweise von der Steuereinheit 18 oder von der Steuereinheit 12, ausgeführt zu werden. Die Erfindung kann ebenfalls ausgebildet sein, von einer Steuereinheit, die für die Aufgabe vorgesehen ist, oder von einer Kombination von verschiedenen Steuereinheiten ausgeführt zu werden.
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Die Steuerung der verschiedenen Funktionen des Fahrzeugs erfolgt durch programmierte Anweisungen, die ein Computerprogramm bilden und die bei Ausführung in einer Steuereinheit bewirken, dass die Steuereinheit die gewünschte Steuerung wie beispielsweise die Verfahrensschritte in einem Verfahren durchführt. Das Computerprogramm ist Bestandteil eines Computerprogrammprodukts, wobei das Computerprogrammprodukt ein dafür vorgesehenes digitales Speichermedium umfasst, das einen flüchtigen und/oder einen nichtflüchtigen Speicher umfassen kann, auf dem das Computerprogramm gespeichert ist. Das Speichermedium 33, das in 3 dargestellt ist, kann beispielsweise aus einem Element der Gruppe umfassend ein ROM (Read-Only Memory), ein PROM (Programmable Read-Only Memory), ein EPROM (Erasable PROM), einen Flash-Speicher, ein EEPROM (Electrically Erasable PROM), eine Festplatteneinheit usw. bestehen und in oder in Verbindung mit einer Steuereinheit angeordnet sein, wobei das Computerprogramm von der Steuereinheit ausgeführt wird. Durch Ändern der programmierten Anweisungen kann somit das Verhalten des Fahrzeugs in einer bestimmten Situation angepasst werden.
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3 zeigt als ein Beispiel, dass die Steuereinheit 18 eine Berechnungseinheit 32 umfassen kann, die aus einem beliebigen geeigneten Typ von Prozessor oder Mikrocomputer, beispielsweise aus einem Kreis zur digitalen Signalverarbeitung (Digital Signal Processor, DSP) oder einem Kreis mit einer vorgegebenen spezifischen Funktion (Application Specific Integrated Circuit, ASIC), bestehen kann. Die Berechnungseinheit 32 ist mit dem Speichermedium 33 verbunden, das der Berechnungseinheit 32 den gespeicherten Programmcode und/oder die gespeicherten Daten zur Verfügung stellen kann, welche die Berechnungseinheit 32 benötigt, um Berechnungen durchführen zu können. Die Berechnungseinheit 32 kann ebenfalls ausgebildet sein, Teil- oder Endergebnisse von Berechnungen auf dem Speichermedium 33 zu speichern.
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Die Steuereinheit 18 umfasst Vorrichtungen 34, 35 zum Empfangen von Eingangssignalen und Vorrichtungen 36, 37 zum Senden von Ausgangssignalen, wobei die Ein- und Ausgangssignale Wellenformen, Pulse oder andere Attribute umfassen können. Die Eingabesignale werden von den Vorrichtungen 34, 35 als Information zur Verarbeitung durch die Berechnungseinheit 32 erkannt. Die Vorrichtungen 36, 37 zum Senden von Ausgangssignalen sind zum Umwandeln von Berechnungsergebnissen von der Berechnungseinheit in Ausgangssignale zur Übertragung an andere Teile der Steuerung des Fahrzeugs und/oder an die Komponente(n), für welche die Signale vorgesehen sind, ausgebildet.
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Jeder der Anschlüsse an den Vorrichtungen 34, 35 zum Empfangen von Eingangssignalen und den Vorrichtungen 36, 37 zum Senden von Ausgangssignalen kann aus einem oder mehreren Kabeln, einem Datenbus wie einem CAN-Bus (Controller-Area-Network-Bus), einem MOST-Bus (Media-Orientated-Systems-Transport-Bus), oder einer anderen Buskonfiguration oder aus einem drahtlosen Anschluss bestehen.
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Die Funktion(en) der Steuereinheit 18 in der(den) Steuereinheit(en), in der/denen die Erfindung ausgeführt wird, kann/können auf Signalen von verschiedenen Signalen oder auf Signalen von einer oder mehreren anderen Steuereinheiten beruhen.
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Daten 30 über die Drehzahl des Motors können beispielsweise von einem Sensor empfangen werden, der die Drehzahl von einer oder mehreren weiteren Steuereinheiten, beispielsweise von der Steuereinheit 12 (1), die ein Teil der Steuerung des Fahrzeugs 1 zum Steuern des Motors 2 ist, ermittelt. Die Steuereinheit, das heißt die Steuereinheit 18, in der die Erfindung ausgeführt sein kann, ist ferner zum Empfangen von Signalen 29 (3) in Bezug auf den Kompressor, beispielsweise eine Anforderung zum Ein- oder Auskoppeln des Kompressors, und zum Senden von Ausgangssignalen 28 beispielsweise zum Ein- oder Auskoppeln des Kompressors ausgebildet.
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Das in 1 dargestellte Getriebe 4 kann mit einer nicht dargestellten Steuereinheit zusammenarbeiten, die zum Auslösen des automatischen Ausrückens eines Gangs im Getriebe 4 und Einrücken eines anderen Gangs, wenn die Drehzahl des Motors einen oberen Grenzwert überschreitet oder einen unteren Grenzwert unterschreitet, ausgebildet. Bei jedem Gangwechsel ändert sich die Drehzahl in unterschiedlichem Umfang. Bei einer alternativen Ausführungsform kann das Getriebe 4 von Hand geschaltet werden.
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4 zeigt die Änderung der Drehzahl in einem tatsächlichen Verlauf beim Hochschalten in einem Fahrzeug vom Start bis zum Erreichen der Fahrgeschwindigkeit des Fahrzeugs. Die Fahrzeuggeschwindigkeit ist durch eine Linie 40 dargestellt. Eine entsprechende Änderung der Drehzahl erfolgt in einem Verlauf beim Herunterschalten. Die Figur zeigt die x-Achse der Zeit und die y-Achse der Motordrehzahl. Eine Motordrehzahlkurve 41 steigt von einer ersten Drehzahl n1 von etwa 500-600 U/min zum Zeitpunkt t1 auf eine zweite Drehzahl n2 von 1.397 U/min zum Zeitpunkt t1 an, woraufhin die mit dem Getriebe zusammenwirkende Steuereinheit das Ausrücken eines ersten Gangs und das Einrücken eines zweiten höheren Gangs veranlasst. Beim Gangwechsel sinkt die Drehzahl auf eine dritte Drehzahl n3 von 984 U/min zum Zeitpunkt t3 ab, um anschließend auf eine vierte Drehzahl n4 zum Zeitpunkt t4 anzusteigen, woraufhin ein erneuter Gangwechsel zu einem höheren Gang erfolgt und die Drehzahl auf eine fünfte Drehzahl n5 zum Zeitpunkt t5 abfällt, um anschließend auf eine sechste Drehzahl n6 zum Zeitpunkt t6 anzusteigen, woraufhin erneut ein Gangwechsel zu einem höheren Gang erfolgt usw. Nach einer Reihe von Gangwechseln und in Verbindung mit diesen erfolgenden Änderungen der Drehzahl erreicht das Fahrzeug die Fahrgeschwindigkeit und die Motordrehzahl stabilisiert sich.
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Eine Linie erstreckt sich parallel zur x-Achse zwischen den höheren Motordrehzahlen n2, n4, n6 und den niedrigeren Motordrehzahlen n1, n3, n5 und kennzeichnet einen Grenzwert 42 für die Drehzahl. Bei der aktuellen Anwendung kann der Grenzwert 42 in einer Größenordnung von 1.000 U/min liegen. Es können weitere Werte entsprechend der jeweiligen Anwendungen verwendet werden. Bei anderen Anwendungen kann der Grenzwert 42 beispielsweise in einer Größenordnung von 800 U/min oder zwischen 800 und 1.000 U/min liegen.
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4 zeigt ferner eine Linie 43, die darstellt, wann der Kompressor im beschriebenen Betriebsfall ein- und ausgekoppelt wurde. Da der Kompressor vom Luftdruck in der Druckluftanlage des Fahrzeugs gesteuert wird, könnte dieser im Wesentlichen zu einem beliebigen Zeitpunkt unabhängig von der Motordrehzahl eingekoppelt werden können; aber in diesem Betriebsfall wurde er zum Zeitpunkt t2 bei der Drehzahl n2 über dem Grenzwert 42 eingekoppelt, obwohl er bei einer Drehzahl unter dem Grenzwert 42 vor oder nach dem tatsächlichen Einkoppeln eingekoppelt werden können hätte. Der Kompressor war in diesem Betriebsfall bis direkt vor dem Zeitpunkt t6 eingekoppelt, als er ausgekoppelt wurde, weil der vorgegebene zweite Druck in der Druckluftanlage erreicht wurde. Da der Kompressor bei einer hohen Drehzahl eingekoppelt wurde, war die Kupplung, die den Betrieb des Kompressors durch den Motor ein- und auskoppelt, einem unnötigen Verschleiß unterworfen. Um Kompressoreinkopplungen bei hoher Drehzahl zu vermeiden und somit den Verschleiß der Kupplung zu verringern, verzögert eine Ausführungsform der Erfindung das Einkoppeln des Kompressors um eine bestimmte Zeit 39, wenn die Drehzahl dem Grenzwert 42 entspricht oder diesen überschreitet. Im dargestellten Betriebsfall kann die Drehzahl beim Einkoppeln von 1.397 U/min auf 984 U/min abfallen, wenn das Einkoppeln nur um 0,72 Sekunden verzögert wird. Die Drehzahländerung wird durch einen Pfeil 38 in zwei Richtungen in der Figur dargestellt. Durch Verzögern des Einkoppelns wird eine hohe Drehzahl vermieden und der Verschleiß der Kupplung ist wesentlich geringer, als dies sonst der Fall wäre. Da die Zeiten hoher Drehzahl meist relativ kurz sind, ist die Wahrscheinlichkeit groß, dass die Drehzahl kurze Zeit nach der jeweiligen hohen Drehzahl niedriger ist; wenn aber eine niedrigere Drehzahl nach der Verzögerung nicht vorliegt, wird der Kompressor trotzdem eingekoppelt, um die Luftversorgung der Druckluftanlage sicherzustellen.
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Zum Ermitteln einer entsprechenden Länge der Verzögerung muss beispielsweise der Typ des Fahrzeugs und des Getriebes berücksichtigt werden; bei einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung wird jedoch das Einkoppeln um 0,1-3 Sekunden, vorzugsweise aber um 0,5-1 Sekunden verzögert. Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform kann das Einkoppeln des Kompressors nur verzögert werden, wenn der Druck in der Druckluftanlage 9 bar oder mehr beträgt, um sicherzustellen, dass der Druck in der Druckluftanlage nicht zu niedrig wird. Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform ermitteln ein oder mehrere Steuereinheiten im Fahrzeug, ob die Drehzahl ansteigt, abfällt oder stabil ist. Wenn die Drehzahl über dem Grenzwert liegt und gleichzeitig eine Steuereinheit ermittelt, dass die Drehzahl ansteigt, wird die Verzögerung nicht aktiviert, da die Drehzahl in solch einer Situation nach einer etwaigen Verzögerung höher als vorher sein kann. Die Verzögerung wird somit nur aktiviert, wenn die Motordrehzahl abfällt oder stabil ist.
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5 zeigt ein Fließbild für ein Verfahren zum Ermitteln, ob der Kompressor 13 mit oder ohne Verzögerung eingekoppelt werden muss. Bei 45 erhält die Steuereinheit 18 eine Anforderung zum Einkoppeln des Kompressors 13. Die Anforderung kann auf Drucksignalen 29 vom Drucklufttank 14 und/oder einer anderen geeigneten Position in der Druckluftanlage des Fahrzeugs basieren. Bei 46 erhält die Steuereinheit 18 Informationen zur aktuellen Motordrehzahl. Die Steuereinheit 18 erhält solche Informationen kontinuierlich oder in kurzen Zeitabständen von beispielsweise einem Sensor, der die Drehzahl von einer oder mehreren weiteren Steuereinheiten, beispielsweise von der Steuereinheit 12, die ein Teil der Steuerung des Fahrzeugs 1 zum Steuern des Verbrennungsmotors 2 ist, ermittelt. Bei 47 kontrolliert die Steuereinheit 18, wie sich die aktuelle Drehzahl zum Grenzwert 42 verhält. Wenn die aktuelle Drehzahl dem Grenzwert 42 entspricht oder diesen überschreitet, löst die Steuereinheit bei 48 eine Verzögerung der Kompressoreinkopplung um eine vorgegebene Zeit aus, nach welcher der Kompressor 13 bei 49 eingekoppelt wird. Bei 50 erhält die Steuereinheit 18 eine Anforderung zum Auskoppeln des Kompressors 13. Die Anforderung kann auf Drucksignalen 29 vom Drucklufttank 14 und/oder einer anderen geeigneten Position in der Druckluftanlage des Fahrzeugs basieren. Bei 51 wird der Kompressor 13 ausgekoppelt.
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Wenn die aktuelle Drehzahl unter dem Grenzwert 42 liegt, wird der Kompressor 13 ohne Verzögerung bei 52 eingekoppelt. Bei 53 erhält die Steuereinheit 18 eine Anforderung zum Auskoppeln des Kompressors 13. Die Anforderung kann auf Drucksignalen 29 vom Drucklufttank 14 und/oder einer anderen geeigneten Position in der Druckluftanlage des Fahrzeugs basieren. Bei 54 wird der Kompressor 13 ausgekoppelt.
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Die Erfindung ist nicht auf die beschriebenen Ausführungsformen beschränkt; einem Fachmann sind zahlreiche Möglichkeiten für Modifikationen ohne Abweichungen vom Grundgedanken der Erfindung wie in den Patentansprüchen definiert offensichtlich. Beispielsweise kann die Erfindung für verschiedene Arten von Fahrzeug wie beispielsweise Personenkraftwagen, Lastkraftwagen, Busse, Boote, Radlader und andere Fahrzeuge verwendet werden, die einen selektiv einkoppelbaren Kompressor zur Versorgung einer Druckluftanlage umfassen.
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Bei einer alternativen Ausführungsform ist es nicht erforderlich, die tatsächliche Motordrehzahl zu nutzen, um zu ermitteln, ob der Kompressor mit oder ohne Verzögerung eingekoppelt werden muss, ohne dass eine berechnete Drehzahl genutzt werden kann. Kennfelder werden bei modernen Fahrzeugen beispielsweise in verschiedenen Systemen zum automatischen Schalten verwendet, wobei die Gangwahl beispielsweise auf der Steigung der Straße beruht. Mit Kennfeldern und der Kenntnis über die Steigung der Straße können ein oder mehrere Steuereinheiten im Fahrzeug den Zeitpunkt des nächsten Schaltvorgangs sowie die Motordrehzahl vor und nach dem Schalten berechnen. Diese Information kann anschließend von einer Steuereinheit im Fahrzeug verwendet werden, um zu ermitteln, ob der Kompressor mit oder ohne Verzögerung eingekoppelt werden muss. Bei einer Ausführungsform kann beispielsweise das Einkoppeln verzögert werden, wenn Kennfelder einen bevorstehenden Schaltvorgang im vorgegebenen Zeitintervall melden; es wird aber nicht verzögert, wenn die Kennfelder einen bevorstehenden Schaltvorgang außerhalb des Zeitintervalls melden.
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Bei einer weiteren alternativen Ausführungsform wird eine Kombination aus Kennfeldern und Sensoren und/oder Steuereinheiten zum Ermitteln und/oder Berechnen einer Drehzahl verwendet, die zum Ermitteln verwendet werden kann, ob der Kompressor mit oder ohne Verzögerung eingekoppelt werden muss.
