DE60002709T2

DE60002709T2 - Einkammerlufttrockner und verfahren

Info

Publication number: DE60002709T2
Application number: DE60002709T
Authority: DE
Inventors: Sven-Olof Larsson; Mats-Örjan POGEN
Original assignee: Haldex Brake Products AB
Current assignee: Haldex Brake Products AB
Priority date: 1999-03-24
Filing date: 2000-03-24
Publication date: 2004-02-26
Anticipated expiration: 2020-03-25
Also published as: AU4159300A; DE60002709D1; EP1173270A1; KR100649341B1; KR20010114235A; US6571489B2; SE9901071L; WO2000056427A1; EP1173270B1; CN1344176A; CN1136945C; BR0009232A; US20020112366A1; SE9901071D0

Description

Technisches Gebiet
Diese Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Bestimmung des Volumens von trockener Regenerationsluft in einem Einkammerlufttrockner in einem Luftdrucksystem, die benötigt wird, ein Trocknungsmittel in dem Lufttrockner zu regenerieren.
Hintergrund der Erfindung
Ein Luftdrucksystem für ein Fahrzeug, normalerweise ein Lastwagen oder Bus, umfasst normaler Weise einen Lufttrockner zur Entfernung von Feuchtigkeit aus der Luft, da die Feuchtigkeit für Luftabnehmer in dem Fahrzeug, wie Bremsen, Luftfederungen und Türöffner, schädlich sein kann.
Das zugeführte Luftvolumen in dem Luftdrucksystem variiert abhängig von den Fahrbedingungen und der Art des Fahrzeugs.
Auch variieren Klimabedingungen und daraus folgend der Feuchtigkeitsgehalt der Luft beträchtlich, wodurch der Lufttrockner direkt beeinflusst wird.
Weiter wird die verdichtete Luft in dem Kompressor durch dessen Schmiermittel oft verunreinigt, welches dem Luftfluss in das Luftdrucksystem teilweise folgt und das Trocknungsmittel in dem Lufttrockner graduell verschlechtert.
Die herkömmliche Art, das Trocknungsmittel in einem Einkammerlufttrockner zu regenerieren, ist es, über einen bestimmten Zeitabschnitt ein konstantes Volumen getrockneter Luft von dem System entwederüber einen speziellen Regenerationsbehälter oder über eine Regenerationsventilöffnung zuzuführen (WO 97/11274).
Dieses Verfahren impliziert, dass das Volumen der Regenerationsluft überdimensioniert sein muss, um die wenigen schwerwiegendsten Belastungen des Trocknungsmittels hinsichtlich von durchgesetztem Luftvolumen und dem Feuchtigkeitsgehalt der Luft zu bewältigen.
Die Verunreinigung des Trocknungsmittels vermindert die Kapazität graduell, so dass der Trocknungseffekt trotz einer genügenden Regenerationskapazität graduell verschwindet.
Die Erfindung
Bei einem Verfahren nach der Erfindung wird die Bestimmung des benötigten Volumens von trockener Regenerationsluft dadurch erhalten, dass einen Systemdruck, eine Außentemperatur und ein zugeführtes Luftvolumen betreffende Daten kontinuierlich an einen Computer geleitet werden, welcher die Regenerationszeft und die Zufuhr von Regenerationsluft zu dem Lufttrockner in Bezug auf diese Parameter regelt.
Eine Vorrichtung zum Ausführen dieses Verfahrens weist einen Computer zur Steuerung von zwei Solenoiden in dem Lufttrockner auf, wobei der erste Solenoid ein Pilotsignal an einen Druckregler des Lufttrockners liefert und der zweite Solenoid – der dem ersten Magnetventil nachgeordnet ist – die Regenerationszeit und das Volumen der dem Lufttrockner zugeführten Regenerationsluft steuert, und wobei der Computer eingerichtet ist, sich auf einen Systemdruck, eine Außentemperatur und durch den Luftkompressor zugeführtes Luftvolumen beziehende Daten kontinuierlich zu empfangen.
Durch den Ersatz der herkömmlichen mechanischen/pneumatischen Ventile in dem Lufttrockner und manchmal des Regenerationsbehälters durch zwei Magnetventile, die über einen Bordcomputer gesteuert werden, kann ein variables Volumen von Regenerationsluft erzeugt werden und der Einfluss des Systemdrucks, der Temperatur und von Verunreinigungen auf die Trocknungsfunktion kann für den Zweck, die Verwendung der Regenerationsluft effektiver zu gestalten, berücksichtigt werden, wodurch eine verbesserte Trocknungsfunktion, Energieeinsparung, geringere Wartungserfordernisse und geringere Installationskosten entstehen.
Weist der Lufttrockner eine große Kapazität auf, so ermöglicht es die neue Regelung, die Bedingungen zur Optimierung der Verwendung des Fahrzeugs zu bestimmen. Das bedeutet, dass die berechnete Menge benötigter Regenerationsluft in einem Speicher gespeichert werden kann, so dass der Ausgleich in dem Lufttrockner zu einer geeigneten Zeit wiederhergestellt werden kann. Der normale Druckbereich kann zur Variierung der Anzahl von Drainagen und Regenerationen variiert werden und die Abnutzung des Trocknungsmittels kann berücksichtigt werden.
Es kann weiter ein Diagnosesystem vorgesehen werden, welches Information liefert, wann ein ernsthafter Systemausfall auftritt oder wann sich ein Verbrauch komprimierter Luft außerhalb von Grenzen bewegt, innerhalb denen trockene Luft garantiert werden kann.
Die Zeichnung
In der beigefügten Zeichnung ist eine sehr schematische Ansicht einer Vorrichtung nach der Erfindung gezeigt.
Detaillierte Beschreibung von Ausführungsformen
Es ist nach dem Stand der Technik bekannt, dass z. B. für ein Luftbremsensystem in einem Kraftwagen, hauptsächlich in Lastwägen oder Bussen, zu verwendende komprimierte Luft vor der Benutzung getrocknet werden sollte. Diese kann mittels eines in dem System zwischen einem Luftkompressor und einem Luftverbraucher oder einem Tank für getrocknete Luft installierten Lufttrockner erfolgen.
Zu trocknende Luft wird von dem Kompressor über ein Trocknungsmittel (und möglicherweise einen oder mehrere Filter) in dem Lufttrockner geleitet. Nach einer bestimmten Betriebsdauer ist das Trocknungsmittel feucht geworden und muss regeneriert oder getrocknet werden, um seine Trocknungsfunktion weiter ausführen zu können. Diese Regeneration wird mittels getrockneter Luft aus dem System ausgeführt. Diese Erfindung befasst sich mit der Steuerung dieser Regeneration.
In der ist ein Einkammerlufttrockner SD schematisch gezeigt. Das Luftdrucksystem, in dem dieser Lufttrockner eingebaut ist, ist herkömmlich und wird nicht weiter beschrieben. Die Regeneration des Lufttrockners SD wird mittels eines Bordcomputers ECU über zwei Solenoiden S1 und S2 gesteuert. Der erste Solenoid S1 liefert ein Pilotsignal an einen herkömmlichen Druckregler des Lufttrockners SD zur Steuerung eines getrocknete Luft betreffenden Signals an den Kompressor oder seine Kupplung. Der zweite Solenoid S2 steuert das Volumen von an den Lufttrockner zugeführter Regenerationsluft und ist dem ersten Solenoiden S1 nachgeordnet.
An den Computer ECU wird kontinuierlich Information über Außentemperatur T (in °C), Systemdruck p (in bar), Zeit t (in s) und Anzahl von Motor- oder eher Kompressorumdrehungen zugeführt.
Ist der Lufteinlass an den Kompressor nach einem Turbolader angeordnet, der unter anderem den Motor mit Luft versorgt, so kann auch eine Information über den Turbodruck an den Computer ECU angelegt werden, da der Luftfluss von dem Luftverbrauch des Motors abhängt.
Für das Fahrzeug spezifische Daten werden auch an den Computer ECU angelegt. Solche Daten enthalten bestimmte Druckpegel, Kompressordaten und Grenzen für die Umdrehungszahlen des Kompressors. Diese Daten werden vorzugsweise nur einmal angelegt.
Während der Lebenszeit des Fahrzeugs können auch Zusatzdaten an den Computer ECU angelegt werden, z. B. bei der Wartung des Fahrzeugs, was zu einer Änderung eines Einstellfaktors in dem Computer führen kann, z. B., ob das Fahrzeug nicht in der vorgenannten Weise betrieben wird.
Zusätzlich kann es möglich sein, an den Computer ECU Information über Geschwindigkeit, Brennstoffzufuhr und Ähnliches an- zulegen, so dass die Verwendung des Fahrzeugs optimiert werden kann.
Von dem Computer ECU kann ein Diagnosesignal an andere Mittel des Fahrzeugs angelegt werden, z. B. im Bezug auf Systemfehler, ein Lecken usw.. In bestimmten Fällen kann das Diagnosesignal zu einem sichtbaren oder hörbaren Signal an den Fahrer des Fahrzeugs führen.
Eine Funktion zur erzwungenen Regeneration und eine Funktion zum Akkumulieren unvollständiger Regenerationen liefern eine Garantie der perfekt befriedigenden Funktion. Eine Bedingung für die maximale Akkumulation der Regenerationszeit wurde bestimmt.
Die folgenden Abkürzungen werden verwendet:

– p = kontinuierlich gemessener variabler Systemdruck (bar)
– p1 = maximaler Arbeitsdruck (bar)
– p2 = variabler Einschaltdruck (bar)
– p3 = nominaler Einschaltdruck (bar)
– aO = Luftdruck (normal 1 atm)
– at = Turbodruck (atm)
– t1 = Zeit für S2 (s)
– tpott = akkumulierte, nicht verbrauchte, historische Regenerationszeit (s)
– N1 = Anzahl der Kompressorumdrehungen vor einer erzwungenen Regeneration
– N2 = Anzahl von gewandelten Kompressorumdrehungen
– N3 = akkumulierte Anzahl von gewandelten Kompressorumdrehungen
– Nom = bestimmte Anzahl von Kompressorumdrehungen bevor ein Austausch des Trocknungsmittels erforderlich ist
– U = Konstante für die Kompressorkapazität (1/Umdrehungen)
– T = Außentemperatur (°C)
– W = Einstellfaktor, normaler Weise = 1

Die Zeit zur Aktivierung von S2 wird wie folgt bestimmt:
t = f (p, N2, U, T, W) + tpott
Der variable Einschaltdruck wird wie folgt bestimmt:
p2 = f (p3, T, N3, Nnom)
Die Anzahl von Umdrehungen bis zu einer erzwungenen Regeneration wird wie folgt bestimmt:
N1 = f (p1, T, U)
Wenn N3 = Nom, so wird ein Warnsignal ausgegeben.
Zur Zeit können die folgenden praktischen Beziehungen verwendet werden:
t1 = Vreg/Qreg × C × W + tpott,
wobei Vreg für ein theoretisches Bedürfnis von Regenerationsluft in Beziehung zu dem Volumen von getrockneter komprimierter Luft steht.
Vreg = at/aO × N2 × U/(p + 1);
Qreg = 8,5 × n/60;
C = 1 + 0,02T;
W = 1 (normalerweise)
p2 = p3 + p4 + p5 wobei:
p4 = 0,025T (Temperaturkompensation)
p5 = 0,1 × N3/Nnom (Altersfaktor)
p1 – 2,5 < p2 < p1 – 0,8 (Grenzen) N1 = 1/U × Qreg × (p + 1) × 20 × C
Qreg × (p + 1) × 20 = Maximales Volumen während eines normalen Lastzyklus 20 s von nicht getrockneter Luft von dem Kompressor.

Claims

Ein Verfahren zur Bestimmung des Volumens von trockener Regenerationsluft in einem Einkammerlufttrockner (SD) in einem Luftdrucksystem, die benötigt wird, ein Trocknungsmittel in dem Lufttrockner zu regenerieren, d a d u r c h g e k e n n – z e i c h n e t , dass einen Systemdruck (p) , eine Außentemperatur (T) und ein zugeführtes Luftvolumen betreffende Daten kontinuierlich an einen Computer (ECU) geleitet werden, welcher in Bezug auf diese Parameter die Regenerationszeit und die Zufuhr von Regenerationsluft zu dem Lufttrockner (SD) regelt.
Verfahren nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n – z e i c h n e t , dass die Regenerationszeft als Funktion des Systemdrucks (p), der Außentemperatur (T), das von dem Kompressor zugeführte Luftvolumen und eines konstanten Einstellfaktors plus einer akkumulierten historischen Regenerationszeit bestimmt wird.
Verfahren nach Anspruch 2, d a d u r c h g e k e n n – z e i c h n e t , dass das von dem Kompressor zugeführte Luftvolumen die Anzahl von Kompressorumdrehungen mal der Kompressorkapazität in Volumen/Umdrehung ist.
Verfahren nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n – z e i c h n e t , dass ein variabler Einschaltdruck als eine Funktion eines nominellen Einschaltdrucks, der Außentemperatur und des Alterns des Trocknungsmittels in dem Lufttrockner bestimmt wird.
Verfahren nach Anspruch 4, d a d u r c h g e k e n – z e i c h n e t , dass das Altern des Trocknungsmittels durch die akkumulierte Anzahl von Kompressorumdrehungen in Bezug auf eine bestimmte Anzahl von Kompressorumdrehungen bestimmt wird, die festlegt, wann das Trocknungsmittel ausgewechselt werden soll.
Verfahren nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n – z e i c h n e t , dass die Anzahl von Kompressorumdrehungen vor einer erzwungenen Regeneration als eine Funktion eines maximalen Arbeitsdrucks, der Außentemperatur und der Kompressorkapa zität in Volumen pro Umdrehung bestimmt wird.
Vorrichtung zum Ausführen des Verfahrens nach Anspruch 1, mit einem Computer (ECU) zur Steuerung von zwei Solenoiden (S1, S2) in dem Lufttrockner (SD), wobei der erste Solenoid (S1) ein Pilotsignal an einen Druckregler des Lufttrockners liefert und der dem ersten Magnetventil nachgeordnete zweite Solenoid (S2) die Regenerationszeit und das Volumen der dem Lufttrockner zugeführten Regenerationsluft steuert, und wobei der Computer eingerichtet ist, sich auf einen Systemdruck (p), eine Außentemperatur (T) und durch den Luftkompressor zugeführtes Luftvolumen beziehende Daten kontinuierlich zu empfangen.