DE19911741B4 - Vorrichtung und Verfahren zur Luftaufbereitung, insbesondere für pneumatische Bremsanlagen von Kraftfahrzeugen - Google Patents

Abstract

Luftaufbereitungsvorrichtung, insbesondere für pneumatische Bremsanlagen von Kraftfahrzeugen, mit einem Kompressor, einem daran angeschlossenen Lufttrockner, der über ein Rückschlagventil und eine Druckleitung mit einem Luftspeicher verbunden ist, wobei ein Entlüftungsventil vorgesehen ist, mittels dem der Kompressor bei Erreichen eines vorgegebenen Abschaltdrucks in der Druckleitung mit Atmosphäre verbindbar ist,
mit einem parallel zu dem Rückschlagventil geschalteten Magnetventil, das in einer ersten Stellung sperrt und das bei Erreichen eines vorgegebenen Sättigungsgrades des Lufttrockners in eine Regenerationsstellung schaltet, in der getrocknete Regenerationsluft aus dem Luftspeicher in Gegenstromrichtung durch den Lufttrockner in die Atmosphäre strömt,
mit einem Drehzahlgeber, der ein der Drehzahl des Kompressors entsprechendes Signal erzeugt und einer elektronischen Steuervorrichtung zuführt, die den Sättigungsgrad ermittelt und das Magnetventil steuert, wobei der Sättigungsgrad aus der Menge feuchter Luft und der Regenerationsluftmenge ermittelt wird, die durch den Lufttrockner strömt, wobei die Menge feuchter Luft (V) aus dem Hubvolumen (V_K) und der Drehzahl (n_K) des...

Description

• Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung gemäß dem Oberbegriff der Patentansprüche 1 und 2 und ein Verfahren gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 6.
• Vorrichtung und Verfahren dieser Art sind aus der DE 32 16 815 A1 bekannt. Dort wird die von einem Kompressor über einen Lufttrockner an einen Druckluftbehälter gelieferte Förderluftmenge gemessen durch einen Drehzahlsensor für den Kompressor. Ein Temperaturfühler mißt zusätzlich die Umgebungstemperatur und liefert ein Korrektursignal an eine Steuereinrichtung, so daß die Förderluftmenge temperaturabhängig korrigiert wird. Aus der so ermittelten Förderluftmenge wird eine Regenerierungsluftmenge bestimmt.
• Aus "Handbuch des Maschinenbaues"; Fachbuchverlag Dr. Pfanneberg & Co.; Seiten 435-437; (1954) ist allgemein bekannt, daß Kolbenkompressoren Verluste aufweisen, die durch den Liefergrad berücksichtigt werden. Ein Förderluftvolumen eines einfach wirkenden Zylinders wird dort als Produkt von wirksamer Kolbenfläche, Hub des Kolbens, Drehzahl des Kompressors und Liefergrad angegeben. Der Liefergrad wird dort als Konstante behandelt, die in der Größenordnung von 0,85–0,95 liegt. Der Liefergrad wird dort weiter vom volumetrischen Wirkungsgrad und Undichtigkeiten des Kolbens und der Ventile abhängig angesehen.
• Aus der EP 0 199 948 ist eine Aufbereitungsvorrichtung mit einem Kompressor und zwei über ein Wechselventil damit verbundenen Lufttrocknern bekannt, die über je ein Rückschlagventil an einen gemeinsamen Druckluftbehälter angeschlossen sind und von denen abwechselnd jeweils einer zur Trocknung verwendet und der andere mit getrockneter Druckluft regeneriert wird. Bei Erreichen eines vorgegebenen Abschaltdrucks im Behälter schaltet ein Entlüftungsventil von einer Förderstellung in eine Leerlaufstellung um, in der die vom Kompressor geförderte Luft in die Atmosphäre abgeblasen wird.
• Parallel zu den beiden Rückschlagventilen ist ein Magnetventil geschaltet, das in stromlosem Zustand offen ist und trockene Druckluft aus dem Druckluftbehälter in Gegenstromrichtung durch den gerade zu regenerierenden Lufttrockner in die Atmosphäre strömen läßt, wodurch dem im Lufttrockner enthaltenen Trockenmittel Feuchtigkeit entzogen und dadurch dessen Wasseraufnahmekapazität regeneriert wird.
• Die Steuerung der Luftaufbereitung erfolgt durch eine Elektronik, der als Eingangssignale die von einem Drehzahlgeber gelieferte Kompressordrehzahl und die momentane Schaltstellung des Entlüftungsventils zugeführt werden. In der Elektronik ist ein erster Zähler vorgesehen, der in der Förderstellung des Entlüftungsventils die Kompressordrehzahlsignale zählt, woraus die durch den trocknenden Lufttrockner geförderte Menge an feuchter Luft bzw. der Sättigungsgrad des Lufttrockners bestimmt wird. Ist der Lufttrockner gesättigt, so schaltet die Elektronik das Wechselventil zur Regenerierung des gesättigten Lufttrockners um. Die Regenerierungsdauer wird durch einen zweiten Zähler überwacht, der nach Ablauf einer vorgegebenen Regenerierungszeit die Regenerierung durch Umschalten des Magnetventils beendet. Die Steuerung der Regenerationsluftmenge erfolgt also rein zeitabhängig, was zu einem überregenerieren und einem zu hohen Druckluftverbrauch bzw. zu einem Unterregenerieren führen kann.
• Aus der EP 0 808 756 A1 ist eine Luftaufbereitungsvorrichtung bekannt, bei der zur Überbrückung eines dem Lufttrockner nachgeschalteten Rückschlagventils ein von einer Elektronik angesteuertes Magnetventil verwendet wird, das in stromlosem Zustand geschlossen ist. Die durch den Lufttrockner strömende Regenerationsluftmenge wird wird hierbei aus dem sich einstellenden Druckgradientenverlauf ermittelt.
• Die EP 0 036 569 B1 und EP 0 405 073 B1 beschreiben jeweils Lufttrockner, bei denen die Steuerung der Lufttrocknerregenerierung rein mechanisch erfolgt.
• Aufgabe der Erfindung ist es, die eingangs genannte Luftaufbereitungsvorrichtung dahingehend zu verbessern, daß sie einen geringeren Luftverbrauch hat und ein Regenerieren des Lufttrockners nur dann stattfindet, wenn es wirklich erforderlich ist.
• Das Grundprinzip der Erfindung besteht darin, zur Steuerung der Luftaufbereitung den momentanen Sättigungsgrad des Lufttrockners zu verwenden, der sich aus der Menge feuchter Luft und der Menge trockener Regenerationsluft ergibt, die durch den Lufttrockner strömt, wobei im Gegensatz zum Stand der Technik die Menge feuchter Luft aus mehreren Förderparametern des Kompressors durch zeitliche Integration ermittelt wird und die Regenerationsluftmenge in Abhängigkeit von der ermittelten Menge feuchter Luft und unter Berücksichtigung einer "Systemdruckgröße" der Luftaufbereitungsvorrichtung gesteuert wird.
• Als Betriebsparameter zur Bestimmung der Menge feuchter Luft können das Hubvolumen, der Liefergrad und die Drehzahl verwendet werden und als Systemdruckgröße zur Steuerung der Regenerationsluftmenge können der Abschaltdruck oder der Druckverlauf in der Luftaufbereitungsvorrichtung, d. h. beispielsweise der Druck der im Druckbehälter gespeicherten und zur Regeneration verwendeten Luft verwendet werden.
• Die zur Regenerierung des Lufttrockners tatsächlich erforderliche Regenerationsluftmenge bzw. die erforderliche Regenerationszeit wird dabei entsprechend der Menge feuchter Luft gesteuert, die seit der letzten Regenerierung durch den Lufttrockner geströmt ist. Zur Steuerung der Lufttrocknerregenerierung ist eine Steuereinrichtung mit integriertem Zähler vorgesehen, dessen Zählerstand dem momentanen Sättigungsgrad entspricht.
• Durch die Berücksichtigung des Liefergrades des Kompressors und einer Systemdruckgröße kann der momentane Sättigungsgrad des Lufttrockners im Vergleich zum Stand der Technik exakter bestimmt werden, was eine genauere Bestimmung des erforderlichen Regenerationszeitpunktes und der erforderlichen Regenerationsdauer und somit eine Reduzierung des Verbrauchs an trockener Regenerationsluft ermöglicht.
• Eine weitere Verbesserung läßt sich erreichen, wenn der zur Bestimmung der feuchten Luftmenge verwendete Liefergrad in Abhängigkeit vom jeweils herrschenden Kompressorgegendruck und der momentanen Kompressordrehzahl anhand einer Matrix oder durch eine Funktion bestimmt wird, d. h. in Abhängigkeit einzelner Betriebsparameter der Luftaufbereitungsvorrichtung.
• Für eine noch exaktere Steuerung der Luftaufbereitung kann der Temperaturunterschied zwischen der vom Kompressor geförderten Luft und der Regenerationsluft durch einen Temperatureinflußfaktor berücksichtigt werden, wobei jedoch zur Vereinfachung die Temperatur der geförderten Luft auch gleich der Regenerationslufttemperatur gesetzt werden kann.
• Die Berechnung des Fördervolumens bzw. der geförderten Menge feuchter Luft erfolgt durch zeitliche Integration des vom Kompressor geförderten Volumenstroms. Für den Volumenstrom gilt: V . = VK·nK·ηK·ϑ;

V_K:

Kompressor-Hubvolumen;

n_K:

Kompressordrehzahl;

η_K:

Liefergrad des Kompressors;

ϑ:

Temperatureinflußfaktor, zur Berücksichtigung der Temperaturdifferenz zwischen der vom Kompressor geförderten Luft und der Regenerationsluft.

• Durch zeitliche Integration des Volumenstroms läßt sich das vom Kompressor geförderte Volumen der feuchten Luft nach folgender Formel berechnen:

  
• In der Praxis ist selbstverständlich eine näherungsweise Berechnung durch numerische Integration in Zeitschritten der Länge Δt_a möglich:

  
• Im Folgenden wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen im Zusammenhang mit der Zeichnung näher erläutert.
• Es zeigen:
• 1 eine Luftaufbereitungsvorrichtung mit mechanischem Druckregler;
• 2 eine Luftaufbereitungsvorrichtung mit elektronischem Druckregler;
• 3 ein weiteres Ausführungsbeispiel mit elektronischem Druckregler;
• 4 eine Kurvenschar zur Bestimmung des Liefergrades; und
• 5 eine Matrix zur Bestimmung des Liefergrades.
• 1 zeigt eine Luftaufbereitungsvorrichtung 1 mit einem Kompressor 2, der z. B. über ein Getriebe mit einem Fahrzeugmotor (nicht dargestellt) gekoppelt ist und ständig mitläuft und der über eine Eingangsleitung 3 mit einem Lufttrockner 4 mit integrierter Trockenmittelpatrone (nicht dargestellt) verbunden ist. Der Lufttrockner 4 ist über eine Ausgangsleitung 5 mit einem Rückschlagventil 6 verbunden, von dem eine Druckleitung 7 zu einem Druckluftbehälter 8 einer Fahrzeugbremsanlage (nicht dargestellt) führt. An die Druckleitung 7 ist ein Druckregler 9 angeschlossen, der hier mechanisch arbeitet, und der über eine pneumatische Leitung 10 mit dem pneumatischem Steuereingang eines Ablaßventils 11 verbunden ist. Das Ablaßventil 11 kann einen weiteren Steuereingang 10a aufweisen, der mit der Eingangsleitung 3 verbunden ist.
• Das Ablaßventil 11 weist ferner eine Eingangsleitung 12 auf, die mit der Eingangsleitung 3 verbunden ist und hat einen zur Atmosphäre hin offenen Auslaß 13, wobei in der gezeigten Grundstellung die Eingangsleitung 12 gegenüber dem Auslaß 13 abgesperrt ist.
• Aufgabe des Druckregelers 9 ist es, bei Erreichen eines vorgegebenen Abschaltdrucks in der Druckleitung 7 bzw. im Druckluftbehälter 8 das Ablaßventil 11 in "Leerlaufstellung" umzuschalten, in der die vom Kompressor 2 geförderte Luft über die Eingangsleitung 12 und den Auslaß 13 in die Atmosphäre geblasen wird, so daß der Kompressor nach Erreichen des Abschaltdruck im "Leerlauf" betrieben wird. Das Ablaßventil 11 wird dann solange in der Leerlaufstellung gehalten, bis der Druck im Druckluftbehälter 8 auf einen vorgegebenen Einschaltdruck abgesunken ist.
• Ferner ist ein Magnetventil 14 vorgesehen, das parallel zum Rückschlagventil 6 geschaltet ist, wobei ein Eingang 15 des Magnetventils 14 mit der Druckleitung 7 und ein Ausgang 16 mit der Ausgangsleitung 5 verbunden ist. In der hier gezeigten stromlosen Stellung des Magnetventils 14 ist Eingang 15 mit dem Ausgang 16 verbunden, d. h. das Rückschlagventil 6 ist überbrückt. Das Magnetventil 14 weist ferner einen elektrischen Steuereingang 17 auf, der mit einer Steuereinrichtung 18 bzw. einem darin enthaltenen Mikroprozessor 19 verbunden ist.
• Außerdem ist ein Druckspannungwandler 20 vorgesehen, der einen in der Eingangsleitung 3 herrschenden Druck in eine elektrische Spannung umwandelt und diese der Steuereinrichtung 18 zuführt, was eine Unterscheidung zwischen der Leerlaufstellung und der Förderstellung des Ablaßventils 11 ermöglicht, da der gemessene Druck in der Leerlaufstellung kleiner als in der Förderstellung ist.
• Weiterhin ist ein mit der Ausgangsleitung 5 verbundener Temperatursensor 21 und ein mit der Druckleitung 7 verbundener Temperaturspannungswandler 22 vorgesehen, der die Temperatur der Druckluft in der Druckleitung 7 mißt und ein dieser entsprechendes Spannungssignal an die Steuereinrichtung 18 liefert.
• Ferner ist ein Drehzahlsensor 23 vorgesehen, der hier die Drehzahl des Kompressors 2 mißt und der Steuereinrichtung 18 ein entsprechendes elektrisches Signal zuführt. Da der Kompressor einer pneumatischen Fahrzeugbremsanlage üblicherweise permanent mit dem Fahrzeugmotor mitläuft, kann alternativ zur Kompressordrehzahl auch die Motordrehzahl gemessen werden, wobei dann gegebenenfalls ein Übersetzungsverhältnis zwischen Motor und Kompressor zu berücksichtigen ist.
• Die Steuervorrichtung 18 weist ferner einen Speicher 24 auf, in dem verschiedene für die Steuerung der Luftaufbereitung erforderliche Daten gespeichert sind, wie z. B. das Hubvolumen des Kompressors, der Liefergrad des Kompressors – gegebenenfalls als Funktion des Kompressorgegendrucks und der Kompressordrehzahl – der Abschaltdruck des Druckreglers 9, ein Temperatureinflußfaktor 9 zur Berücksichtigung des Temperaturunterschieds zwischen der vom Kompressor 2 geförderten Luft und der zur Regenerierung des Lufttrockners 4 verwendeten Druckluft 9, ein Regenerationsluftfaktor i_P, der z. B. vom Abschaltdruck des Druckreglers 9 abhängt, Leitungs- bzw. Ventilquerschnitte und Strömungsverlustfaktoren einzelner Komponenten.
• Die Steuereinrichtung 18 weist ferner einen Zähler 25 auf, der durch den Mikroprozessor 19 gesteuert wird und dessen Zählerstand dem momentanen Sättigungsgrad bzw. der momentanen Wasseraufnahmekapazität des Lufttrockners 4 entspricht.
• Im Folgenden wird die Funktionsweise der Luftaufbereitungsvorrichtung beschrieben:
  Beim Starten eines Fahrzeugs mit einer pneumatischen Bremsanlage muß zunächst sichergestellt sein, daß ein ausreichender Vorrat trockener Druckluft mit ausreichend hohem Luftdruck vorhanden ist. Der Kompressor 2 erzeugt durch Komprimieren von Umgebungsluft Druckluft, die dann durch die im Lufttrockner 4 enthaltene Trockenmittelpatrone strömt, wobei ihr Feuchtigkeit entzogen wird, und die weiter über das Rückschlagventil 6 in den Druckluftbehälter 8 strömt, der als Drckluftspeicher für eine daran angeschlossene Bremsanlage (nicht dargestellt) dient.
• Da die Trockenmittelpatrone des Lufttrockners 4 nur eine begrenzte Wasseraufnahmekapazität besitzt muß diese in regelmäßigen Abständen, d. h. bei Erreichen eines bestimmten Sättigungsgrades durch trockene Luft regeneriert werden, wofür hier ebenfalls die im Druckluftbehälter 8 gespeicherte Druckluft verwendet wird.
• Um die Wasseraufnahmekapazität des Lufttrockners möglichst optimal auszuschöpfen, ist es wichtig, daß der Sättigungsgrad des Lufttrockners, bei dem die Regenerierung beginnen soll, d. h. der optimale Regenerationszeitpunkt möglichst genau bestimmbar wird. Für eine optimale Regenerierung des Lufttrockners mit möglichst geringem Druckluftverbrauch ist es ferner wichtig, daß die erforderliche Menge trockener Regenerationsluft möglichst exakt gesteuert wird, was durch Steuerung der Regenerierungsdauer, d. h. durch zeitliche Steuerung der Ventile 11 und 14 erfolgen kann.
• Der momentane Sättigungsgrad des Lufttrockners 4 wird aus der Menge feuchter Luft und der Regenerationsluftmenge ermittelt, die durch den Lufttrockner 4 geströmt ist, was durch die Steuervorrichtung 18 überwacht wird, wobei der Zählerstand des Zählers 25 dem momentanen Sättigungsgrad entspricht. Der Zählerstand erhöht sich z. B. beim Befüllen des Druckluftbehälters 8 und vermindert sich während des Regenerierens.
• Befindet sich das Ablaßventil 11 in der hier gezeigten Sperrstellung, d. h. strömt feuchte Luft durch den Luftfilter 4, so berechnet die Steuereinrichtung 4 aus dem Hubvolumen V_K, der momentanen Drehzahl n_K, dem Liefergrad η_K das Volumen, der durch den Luftfilter 4 strömenden feuchten Luft, wobei der Zählerstand entsprechend der Zunahme des Fördervolumens erhöht wird. Für eine weitere Verbesserung der Rechengenauigkeit kann noch der Temperatureinflußfaktor entsprechend der Formel

  

  berücksichtigt werden, der entweder als konstanter Wert angesetzt werden kann oder zeitlich variabel sein und mit Hilfe des Temperatur/Spannungswandlers 22 ermittelt werden kann. In dieser "Trocknungsphase" befindet sich das Magnetventil 14 nicht in der in 1 gezeigten stromlosen Stellung, sondern wird durch die Steuervorrichtung 18 angesteuert und sperrt den Eingang 15 gegenüber dem Ausgang 16 ab.
• Bei Erreichen eines bestimmten Sättigungsgrades, der einem bestimmten Endzählerstand entspricht, schaltet die Steuereinrichtung 18 den Steuereingang 17 ab und das Magnetventil geht in die hier gezeigte Regenerierungsstellung.
• Gleichzeitig schaltet das Ablaßventil 11 in Ablaßstellung, so daß trockene Regenerierungsluft aus dem Druckluftbehälter 8 über das Magnetventil 14 vorbei am Rückschlagventil 6 in Gegenstromrichtung durch den Lufttrockner 4 und weiter über das Ablaßventil 11 in die Atmosphäre strömen kann, wobei der Trockenmittelpatrone Feuchtigkeit entzogen wird und die Wasseraufnahmekapazität des Lufttrockners 4 regeneriert wird. Da der Druckregler 9 mechanisch arbeitet und nicht unmittelbar mit der Steuervorrichtung 18 gekoppelt ist, ist hier der Druck/Spannungswandler 20 vorgesehen, der eine beim Umschalten des Ablaßventils 11 auftretende Druckänderung sensiert und der Steuervorrichtung 18 mitteilt.
• Die zur Regenerierung erforderliche Regenerationsluftmenge wird dadurch gesteuert, daß die Steuervorrichtung 18 nach einer bestimmten Regenerationszeit das Magnetventil 14 wieder in Sperrstellung schaltet und dadurch die Regenerierung beendet. Die erforderliche Regenerationszeit t_Reg wird dabei in Abhängigkeit vom Sättigungsgrad zu Beginn der Regenerierung bzw. dem zugeordneten aktuellen Zählerstand und einem Regenerationsluftfaktor i_P ermittelt, der entweder eine Konstante oder eine Variable sein kann, die vom Druck der Regenerationsluft oder vom Abschaltdruck des Druckreglers 9 abhängen kann. Die erforderliche Regenerationszeit t_Reg kann z. B. nach folgender Formel berechnet werden: tReg = k·iP·Vwobei der Regenerationsluftfaktor i_P, z. B. folgendermaßen in Abhängigkeit des Abschaltdrucks p_ab gewählt werden kann.

  p	8 bar	10 bar	12 bar
  iP	15%	12%	10%

• Alternativ dazu kann der Regenerationsluftfaktor i_P auch als druckabhängige Funktion im Speicher 24 gespeichert sein.
• V ist hierbei das seit der letzten Regenerierung durch den Lufttrockner geströmte Volumen feuchter Luft und k ist eine Konstante, mit der die Strömungsgeometrie der Luftaufbereitungsvorrichtung, wie z. B. das Durchflußvolumen des Magnetventils 14 berücksichtigt wird.
• Während der Regenerationsphase wird der Zählerstand entsprechend der verbrauchten Regenerationsluftmenge bzw. entsprechend der abgelaufenen Regenerationszeit t_Reg dekrementiert, bis ein vorgegebener Zählerstand erreicht ist, der die Beendigung der Lufttrockneraufbereitung anzeigt.
• Bei dieser Regenerationsluftmengenbestimmung wird die Annahme getroffen, daß in der Eingangsleitung 3 des Lufttrockners 4 zu 100% gesättigte Luft vorliegt. Alternativ dazu kann zur Berechnung des Sättigungsgrades auch vorgesehen sein, daß der Zähler 25 in Abhängigkeit von den aktuell vorliegenden Werten der Drehzahl n_K, des Liefergrades η_K und des Temperatureinflußfaktors schneller oder langsamer hochzählt.
• Wie in 1 gezeigt, ist das Magnetventil 14 in unbestromten Zustand offen, d. h. es befindet sich in Regenerierungsstellung. Ist im Druckluftbehälter 8 ein bestimmter Vorratsdruck erreicht, so schaltet der Druckregler 9 das Ablaßventil 11 in Leerlaufstellung, solange bis der Druck im Druckluftbehälter 8 auf einen vorgegebenen Einschaltdruck abgesunken ist. Ein stromlos offenes Magnetventil 14 hat dabei den Vorteil, daß bei Ausfall der Steuervorrichtung 18 eine einfache permanente Notregenerierung bis zum Erreichen dieses Einschaltdrucks des Druckreglers 9 möglich ist.
• Mit einer derartigen Regenerationssteuerung ist auch eine Zwischenregenerierung möglich, z. B. wenn während des Auffüllvorganges des Druckluftbehälters 8 die Trockenmittelkapazität vor Erreichen des Abschaltdruckes erreicht wird.
• Ferner können durch die Steuervorrichtung 18 zu kurze Regenerationszyklen berücksichtigt werden, die bei ungünstigen Fahrzuständen, wie z. B. Stadtfahrten durch überhöhte Einschaltdauern des Kompressors auftreten. Die Elektronik erkennt in solchen Fällen unterbrochene Regenerationszyklen und holt diese später bei günstigeren Fahrzuständen nach.
• Sollten die ungünstigen Fahrzustände längere Zeit anhalten, so daß die Trockenmittelpatrone naßgefahren wird, ist ein beschleunigtes Trockenfahren übersättigter Patronen möglich, indem mehrmals die gesamte Schaltspanne des Druckreglers zum Regenerieren verwendet wird.
• 2 zeigt ein Ausführungsbeispiel, bei dem ein elektronischer Druckregler 9 verwendet wird. Im Unterschied zu 1 ist hier der Druckspannungswandler 20 mit der Druckleitung 7 verbunden und liefert der Steuervorrichtung den aktuellen Behälterdruck. Erreicht der Behälterdruck den vorgegebenen Abschaltdruck, so schaltet der elektronische Druckregler das Ablaßventil 11 um, d. h. der Kompressor 2 befindet sich dann in der Leerlaufphase.
• 3 zeigt ein Ausführungsbeispiel, bei dem ebenfalls ein elektronischer Druckregler 9 verwendet wird. Im Unterschied zu 2 ist der Eingang 15 des Magnetventils 14 mit der vom Druckregler 9 kommenden Leitung 10 und der Ausgang 16 mit der Ausgangsleitung 5 des Lufttrockners 4 verbunden. Im Gegensatz zu den 1 und 2 sperrt das Magnetventil 14 im stromlosen Zustand.
• Bei der Bestimmung der vom Kompressor geförderten Menge feuchter Luft, kann der Liefergrad η_K des Kompressors in verschiedener Weise in die Berechnung eingehen, was im Zusammenhang mit den 4 und 5 näher erläutert wird.
• Eine Möglichkeit besteht darin, den Liefergrad η_K über den gesamten möglichen Drehzahl- und Gegendruckbereich als konstant anzusetzen, z. B. η_K = 0,55.
• Eine weitere Möglichkeit besteht darin, den Liefergrad η_K als Funktion in Abhängigkeit von der Drehzahl η_K und dem Kompressorgegendruck p zu beschreiben, wobei eine entsprechende Funktion zur Bestimmung des Liefergrades η_K im Speicher 24 der Steuervorrichtung abgelegt sein kann. In 4 ist der Liefergrad η_K durch eine Kurvenschar für drei verschiedene Gegendrücke p₁, p₂ bzw. p₃ über der Kompressordrehzahl η_K dargestellt.
• Alternativ dazu kann der Liefergrad η_K auch durch eine im Speicher 24 abgelegte Matrix beschrieben werden, was in 5 dargestellt ist. In den einzelnen Feldern dieser Matrix sind unterschiedliche Werte eingetragen, die jeweils einem bestimmten "Gegendruckbereich", z. B. p₁ < p < p₂ und einem bestimmten Drehzahlbereich n₁ < n_K < n₂ zugeordnet sind.
• Bei der Bestimmung des Liefergrades η_K können auch "Mischformen" verwendet werden. Es kann beispielsweise vorgesehen sein, daß η_K in einem Bereich von 0 bis 8 bar als konstant angesetzt wird und oberhalb 8 bar durch eine Funktion oder eine Matrix beschrieben wird.

Claims (6)

1. Luftaufbereitungsvorrichtung, insbesondere für pneumatische Bremsanlagen von Kraftfahrzeugen, mit einem Kompressor, einem daran angeschlossenen Lufttrockner, der über ein Rückschlagventil und eine Druckleitung mit einem Luftspeicher verbunden ist, wobei ein Entlüftungsventil vorgesehen ist, mittels dem der Kompressor bei Erreichen eines vorgegebenen Abschaltdrucks in der Druckleitung mit Atmosphäre verbindbar ist, mit einem parallel zu dem Rückschlagventil geschalteten Magnetventil, das in einer ersten Stellung sperrt und das bei Erreichen eines vorgegebenen Sättigungsgrades des Lufttrockners in eine Regenerationsstellung schaltet, in der getrocknete Regenerationsluft aus dem Luftspeicher in Gegenstromrichtung durch den Lufttrockner in die Atmosphäre strömt, mit einem Drehzahlgeber, der ein der Drehzahl des Kompressors entsprechendes Signal erzeugt und einer elektronischen Steuervorrichtung zuführt, die den Sättigungsgrad ermittelt und das Magnetventil steuert, wobei der Sättigungsgrad aus der Menge feuchter Luft und der Regenerationsluftmenge ermittelt wird, die durch den Lufttrockner strömt, wobei die Menge feuchter Luft (V) aus dem Hubvolumen (V_K) und der Drehzahl (n_K) des Kompressors (2) ermittelt wird und die Regenerationsluftmenge in Abhängigkeit von der ermittelten Menge feuchter Luft (V) und dem Regenerationsluftdruck gesteuert wird, dadurch gekennzeichnet, daß zusätzlich der Liefergrad (η_K) und ein Temperatureinflußfaktor (ϑ), der die Temperaturdifferenz zwischen der vom Kompressor (2) geförderten Luft und der Regenerationsluft berücksichtigt, zur Bestimmung der Menge feuchter Luft (V) nach der zeitlichen Integration gemäß der Beziehung

   

   berücksichtigt werden und daß der Liefergrad (η_K) des Kompressors nach einer vorgegebenen Funktion in Abhängigkeit des Gegendruckes (p) und der Drehzahl (n_K) des Kompressors (2) veränderbar ist.
2. Luftaufbereitungsvorrichtung, insbesondere für pneumatische Bremsanlagen von Kraftfahrzeugen, mit einem Kompressor, einem daran angeschlossenen Lufttrockner, der über ein Rückschlagventil und eine Druckleitung mit einem Luftspeicher verbunden ist, wobei ein Entlüftungsventil vorgesehen ist, mittels dem der Kompressor bei Erreichen eines vorgegebenen Abschaltdrucks in der Druckleitung mit Atmosphäre verbindbar ist, mit einem parallel zu dem Rückschlagventil geschalteten Magnetventil, das in einer ersten Stellung sperrt und das bei Erreichen eines vorgegebenen Sättigungsgrades des Lufttrockners in eine Regenerationsstellung schaltet, in der getrocknete Regenerationsluft aus dem Luftspeicher in Gegenstromrichtung durch den Lufttrockner in die Atmosphäre strömt, mit einem Drehzahlgeber, der ein der Drehzahl des Kompressors entsprechendes Signal erzeugt und einer elektronischen Steuervorrichtung zuführt, die den Sättigungsgrad ermittelt und das Magnetventil steuert, wobei der Sättigungsgrad aus der Menge feuchter Luft und der Regenerationsluftmenge ermittelt wird, die durch den Lufttrockner strömt, wobei die Menge feuchter Luft (V) aus dem Hubvolumen (V_K) und der Drehzahl (n_K) des Kompressors (2) ermittelt wird und die Regenerationsluftmenge in Abhängigkeit von der ermittelten Menge feuchter Luft (V) und dem Regenerationsluftdruck gesteuert wird, dadurch gekennzeichnet, daß zusätzlich der Liefergrad (η_K) und ein Temperatureinflußfaktor (ϑ), der die Temperaturdifferenz zwischen der vom Kompressor (2) geförderten Luft und der Regenerationsluft berücksichtigt, zur Bestimmung der Menge feuchter Luft (V) nach einer endlichen kleinen Summenbildung nach der Beziehung

   

   berücksichtigt werden und daß der Liefergrad (η_K) des Kompressors nach (2) nach einer vorgegebenen Funktion in Abhängigkeit des Gegendruckes (p) und der Drehzahl (n_K) des Kompressors (2) veränderbar ist.
3. Luftaufbereitungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine den Liefergrad (η_K) beschreibende Funktion in der Steuervorrichtung (18) gespeichert ist.
4. Luftaufbereitungsvorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die in der Steuervorrichtung (18) gespeicherte Funktion für den Liefergrad (η_K) durch die Felder einer Matrix beschrieben ist, die jeweils einem Bereich (p1, p2) des Kompressorgegendruckes (p) und einem Drehzahlbereich (n₁, n₂) des Kompressors (2) zugeordnet sind.
5. Luftbereitungsvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein Temperaturmeßwandler (22) vorgesehen ist, der die Lufttemperatur in der Druckleitung (7) mißt, und daß ein mechanischer Druckregler (a)(19) vorgesehen ist, der Temperaturmeßwandler (22) der Steuervorrichtung (18) ein der gemessenen Lufttemperatur entsprechendes elektrisches Signal liefert.
6. Verfahren zum Aufbereiten von Druckluft, insbesondere für pneumatische Bremsanlagen von Kraftfahrzeugen, bei dem Druckluft durch einen Kompressor erzeugt und mittels eines daran angeschlossenen Lufttrockners getrocknet wird bis ein bestimmter Sättigungsgrad des Lufttrockners erreicht ist, der aus der Menge feuchter Luft und der Regenerationsluftmenge ermittelt wird, die durch den Lufttrockner strömt, wobei der Lufttrockner bei Erreichen des vorgegebenen Sättigungsgrades regeneriert wird, indem Regenerationsluft im Gegenstrom durch den Lufttrockner geleitet wird und wobei zur Bestimmung der Menge der durch den Lufttrockner strömenden feuchten Luft ein der Drehzahl des Kompressors entsprechendes elektrisches Signal verwendet wird, daß zusätzlich der Liefergrad (η_K) und ein Temperatureinflußfaktor (ϑ), der die Temperaturdifferenz zwischen der vom Kompressor geförderten Luft und der Regenerationsluft berücksichtigt, zur Bestimmung der Menge feuchter Luft (V) nach einer zeitlichen Integration gemäß der Beziehung

   

   berücksichtigt werden und daß der Liefergrad (η_K) des Kompressors nach einer vorgegebenen Funktion in Abhängigkeit des Gegendruckes (p) und der Drehzahl (n_K) des Kompressors (2) veräderbar ist.