EP2225465A1 - Verfahren, vorrichtung und verwendung der vorrichtung zum steuern eines kompressors - Google Patents

Verfahren, vorrichtung und verwendung der vorrichtung zum steuern eines kompressors

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Publication number
EP2225465A1
EP2225465A1 EP08868417A EP08868417A EP2225465A1 EP 2225465 A1 EP2225465 A1 EP 2225465A1 EP 08868417 A EP08868417 A EP 08868417A EP 08868417 A EP08868417 A EP 08868417A EP 2225465 A1 EP2225465 A1 EP 2225465A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
switch
compressor
temperature
pressure medium
measured
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP08868417A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Marek Engelhardt
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Continental Teves AG and Co OHG
Original Assignee
Continental AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Continental AG filed Critical Continental AG
Publication of EP2225465A1 publication Critical patent/EP2225465A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04B—POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS
    • F04B49/00—Control, e.g. of pump delivery, or pump pressure of, or safety measures for, machines, pumps, or pumping installations, not otherwise provided for, or of interest apart from, groups F04B1/00 - F04B47/00
    • F04B49/02—Stopping, starting, unloading or idling control
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04B—POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS
    • F04B49/00—Control, e.g. of pump delivery, or pump pressure of, or safety measures for, machines, pumps, or pumping installations, not otherwise provided for, or of interest apart from, groups F04B1/00 - F04B47/00
    • F04B49/06—Control using electricity
    • F04B49/065—Control using electricity and making use of computers
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04B—POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS
    • F04B2201/00—Pump parameters
    • F04B2201/08—Cylinder or housing parameters
    • F04B2201/0801—Temperature
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04C—ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04C2270/00—Control; Monitoring or safety arrangements
    • F04C2270/19—Temperature
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04C—ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04C2270/00—Control; Monitoring or safety arrangements
    • F04C2270/23—Working cycle timing control

Definitions

  • the invention relates to a method for controlling a compressor for conveying a pressure medium in a pressure medium system, in which the delivery of the pressure medium in response to a temperature signal on and off by the compressor temperature is measured by means of a compressor arranged on the temperature sensor, a pressure medium system with a Compressor and an electronic control unit that controls the on and / or off time or the switch-off and / or the switch-on of the compressor, and the use of an electronic control unit for a pressure medium system with a compressor for controlling the switch-on and / or the switch-off or the switch-off and / or the switch-on temperature of the compressor.
  • This method for controlling a compressor which is suitable for conveying pressure medium in a pressure medium system, serves to turn on and off the delivery of the pressure medium into the pressure medium system as a function of the temperature signal of a temperature sensor. It is to achieve a good utilization of the compressor by avoiding too frequent on and off operations. This is achieved in that the pressure medium delivery is switched off when the temperature signal exceeds a temperature limit, wherein the temperature limit value can be fixed in dependence on the backpressure caused by the pressure medium system.
  • the temperature signal-dependent shutdown criteria for the compressor can still be subordinated time criteria by the compressor when reaching a Time limit is switched off. Likewise, a restart of the compressor after a switch-off and after cooling to a predetermined restart temperature and / or after a predetermined cooling time can take place.
  • the superimposed control is preferably applied according to time criteria at low outside temperatures, that is, when the temperature at the cylinder head of the compressor due to a good heat dissipation to the environment with the compressor on slowly increases and quickly drops again when the compressor is off.
  • the controller is to assist in terms of reducing the startup frequency of the compressor without reducing the availability according to time criteria.
  • the time criteria for switching off and restarting the electronic control unit in this case should take into account primarily to the temperature limit and the restarting temperature.
  • the current compressor temperature is adjusted by a correction value that depends on the difference between the back pressure and the pre-pressure.
  • the invention has for its object to provide a method for controlling a compressor, a pressure medium system with a compressor and an electronic control unit and a use of the electronic control unit for the pressure medium system with a compressor, which improve the utilization of the compressor and the avoidance of frequent Ein - and shutdown offers.
  • a method for controlling a compressor for conveying a pressure medium in a pressure medium system in which the delivery of the pressure medium in response to a temperature signal on and off by the compressor temperature is measured by means of a compressor arranged on the temperature sensor and the Switching on and off the
  • Compressor is controlled by an electronic control unit. It is provided that the switch-on time and / or the switch-off or the switch-off and / or the switch-on of the compressor from the slope of the measured at short intervals compressor temperature is determined.
  • the invention is based on the consideration that the internal temperature of the compressor and the components therein, in particular the pressure valve, heat up faster and reach a critical temperature than can be determined by the temperature sensor arranged on the compressor housing, which only monitors the wall temperature of the compressor. For example, the cylinder head, can measure. The faster the temperature rise measured by the temperature sensor, the greater the temperature deviation between the compressor interior and the temperature measured by the temperature sensor, that is, the internal temperature of the compressor increases even faster than the temperature measured by the temperature sensor on the compressor.
  • the slope of the temperature profile or the temperature rise per unit of time can be determined from this and from this a turn-off signal and / or a switch-on signal can be calculated.
  • This switch-off or switch-on signal can be determined as a time signal, after which the compressor is switched off and / or switched on. It is also possible to determine the switching signal as a temperature signal by determining the switch-off temperature and / or the switch-on temperature of the compressor from the slope of the compressor temperature curve.
  • the slope of the compressor temperature curve is determined continuously after each switch-on and / or switch-off.
  • the turn-on and / or Ausschaltzeitdauer the shorter or the turn-off and / or the switch-on determines the lower, the steeper the slope of
  • Compressor temperature curve is. As a result, the even faster increase in the compressor internal temperature is taken into account and prevents internal components of the compressor from exceeding a critical temperature.
  • the slope of the compressor temperature curve is preferably determined by measuring the compressor temperature with a frequency of 2 Hz.
  • a further refinement of the control of the compressor can be achieved if the measured compressor temperature at the time of switching on and / or off in the sense of an additional shortening of the switch-on when determining the switch-on and / or the switch-off or the switch-off and / or the switch-on - And / or the off period or a reduction of the switch-off and / or the switch-on temperature are taken into account, the lower the measured compressor temperature at the time of switching on and / or off.
  • the compressor temperature is preferably measured by means of a temperature sensor arranged on the cylinder head of the compressor part of the compressor.
  • a further improvement of the control can be achieved if, for determining the switch-on and / or switch-off duration or the switch-off and / or the switch-on temperature, the ambient temperature in the sense of shortening the switch-on and / or off-time or a reduction of the switch-off and / or the switch-on temperature at low ambient temperature and vice versa is taken into account.
  • a refinement of the method result can also be achieved if, for determining the switch-on and / or switch-off duration or the switch-off and / or switch-on temperature, the driving speed of a motor vehicle provided with an air suspension system that passes through the compressor with compressed air is supplied, in the sense of an extension of the switch-on and / or a shortening of the switch-off or an increase the switch-off and / or the switch-on at high speed and vice versa is taken into account.
  • the above object is further achieved by a pressure medium system with a compressor and an electronic control unit, which controls the switch-on and / or the switch-off or the switch-off and / or the switch-on of the compressor with the method according to the features indicated above. Furthermore, the above object is also achieved by the use of an electronic control device for a pressure medium system with a compressor for controlling the switch-on and / or the Ausschaltzeitdauer or the switch-off and / or the switch-on of the compressor according to the above-mentioned method features.
  • FIG. 1 shows different temperature curves during a switch-on phase
  • FIG. 2 shows different temperature curves during a switch-off phase.
  • the curves T 1 Zk 1 and T Va and T 2 Zk 1 and T 2 z ka show idealized temperature profiles of the cylinder head inner temperature T z k ⁇ and the cylinder head outside T z ka over time, if they develop slowly and in parallel, so that the respective maximum temperatures T max are achieved substantially simultaneously, the curves T 1 ZkI and T Va apply to a new compressor, while the curves T 2 Zk 1 and T 2 z ka apply to a compressor towards the end of the compressor life. Accordingly, towards the end of the compressor life, a compressor has a runtime gain (FIG. 1) as well as a difference in the respective cooling times (FIG. 2) with respect to a new compressor.
  • the dot-dashed temperature curve T 3 z k a corresponds to a temperature profile with reduced cooling of the cylinder head outside.
  • the temperature rise is steeper and the maximum is reached earlier.
  • the corresponding temperature profile of the cylinder head temperature T 3 Zk1 is significantly steeper because of the given, limited thermal conductivity of the cylinder head material, and the maximum of the cylinder head temperature is reached much earlier than the maximum temperature of the cylinder head outside. Accordingly, the compressor must be switched off earlier, in order not to exceed the critical temperature for the cylinder head interior or not to let act too long.
  • This earlier shutdown is considered according to the invention in such a way that an electronic control unit for the compressor is programmed so that it determines the shutdown time or the shutdown temperature in dependence on the slope of the temperature profile of the cylinder head outside. The steeper the temperature profile of the cylinder head outer side, the more the switch-off time is brought forward or the switch-off temperature is lowered.
  • the temperature profile of the cylinder head outside is measured by means of a temperature sensor arranged at the cylinder head of the compressor with a frequency of 2 Hz, and from the temperature difference .DELTA.T measured at each measuring step and the time interval .DELTA.t the slope is determined. From this, the control unit, as already explained, calculates the switch-off time or the switch-off temperature. The slope of the
  • Cylinder head outside temperature history is determined during each turn-on and / or turn-off operation to account for rapid changes in turn-on and turn-off parameters.
  • the start temperature of each switch-on phase by the control unit can be taken into account in such a way that the switch-off time is advanced at low initial temperatures To Start or the switch-off temperature is lowered.
  • Similar considerations apply analogously to the case of different ambient temperatures and cooling conditions dependent on the driving speed, which are recorded by the control unit and taken into account for the calculation of the switch-on times or switch-off temperature and / or the switch-off time duration or the switch-on temperature.
  • the driving speed of the vehicle can either be taken into account continuously, or a change in the system parameters of the temperature model is made when a specified driving speed is exceeded.
  • Laboratory measurements on the compressor which also measure the temperature of the cylinder head interior and / or the critical elements, such as exhaust valves, allow the exact temperature history to be determined for different initial conditions and changes during operation. From this, detailed maps for cooling and compressor aging can be stored in the control unit, which then calculates the respective switch-on duration or switch-off temperature and / or the respective switch-off duration or switch-on temperature based on the parameters currently available and the measured temperature curve of the compressor cylinder head and the compressor accordingly controls.

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Abstract

Verfahren zur Steuern eines Kompressors zur Förderung eines Druckmittels in eine Druckmittelanlage, beispielsweise eine Luftfederungsanlage in einem Kraftfahrzeug, bei dem die Förderung des Druckmittels in Abhängigkeit von einem Temperatursignal ein- und ausschaltbar ist, indem die Kompressortemperatur mittels eines am Kompressor angeordneten Temperatursensors gemessen wird und das Ein- und Ausschalten des Kompressors durch ein elektronisches Steuergerät gesteuert wird, wobei die Einschaltzeitdauer und/oder die Ausschaltzeitdauer oder die Ausschalt- und/oder die Einschalttemperatur aus der Steigung der in kurzen Zeitabständen gemessenen Kompressortemperatur bestimmt wird.

Description

Beschreibung
Verfahren, Vorrichtung und Verwendung der Vorrichtung zum Steuern eines Kompressors
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Steuern eines Kompressors zur Förderung eines Druckmittels in eine Druckmittelanlage, bei dem die Förderung des Druckmittels in Abhängigkeit von einem Temperatursignal ein- und ausschaltbar ist, indem die Kompressortemperatur mittels eines am Kompressor angeordneten Temperatursensors gemessen wird, eine Druckmittelanlage mit einem Kompressor und einem elektronischen Steuergerät, das die Einschalt- und/oder die Ausschaltzeitdauer oder die Ausschalt- und/oder die Einschalttemperatur des Kompressors steuert, sowie die Verwendung eines elektronischen Steuergeräts für eine Druckmittelanlage mit einem Kompressor zum Steuern der Einschalt- und/oder der Ausschaltzeitdauer oder der Ausschalt- und/oder der Einschalttemperatur des Kompressors.
Ein Verfahren und eine Vorrichtung dieser Art sind in der EP 1 253 321 A2 beschrieben.
Dieses Verfahren zur Steuerung eines Kompressors, der zur Druckmittelförderung in eine Druckmittelanlage geeignet ist, dient dazu, die Förderung des Druckmittels in die Druckmittelanlage in Abhängigkeit von dem Temperatursignal eines Temperatursensors ein- und auszuschalten. Es soll eine gute Ausnutzung des Kompressors erreichen, indem zu häufige Ein- und Ausschaltvorgänge vermieden werden. Dies wird dadurch erreicht, dass die Druckmittelförderung ausgeschaltet wird, wenn das Temperatursignal einen Temperaturgrenzwert überschreitet, wobei der Temperaturgrenzwert in Abhängigkeit von dem von der Druckmittelanlage verursachten Gegendruck festlegbar ist. Den temperatursignalabhängigen Abschaltkriterien für den Kompressor können noch Zeitkriterien unterlagert sein, indem der Kompressor bei Erreichen eines Zeitdauergrenzwertes ausschaltbar ist. Ebenso kann ein Wiedereinschalten des Kompressors nach einem Ausschaltvorgang und nach Abkühlung auf eine vorgegebene Wiedereinschaltemperatur und/oder nach Ablauf einer vorgegebenen Abkühlzeit erfolgen.
Gemäß dieser Druckschrift wird die überlagerte Steuerung nach Zeitkriterien vorzugsweise bei niedrigen Außentemperaturen angewandt, das heißt, wenn die Temperatur am Zylinderkopf des Kompressors aufgrund einer guten Wärmeabfuhr an die Umgebung bei eingeschaltetem Kompressor nur langsam steigt und bei ausgeschaltetem Kompressor schnell wieder sinkt. In diesem Fall soll die Steuerung nach Zeitkriterien unterstützend hinsichtlich einer Reduzierung der Einschalthäufigkeit des Kompressors, ohne die Verfügbarkeit zu reduzieren, wirken. Die Zeitkriterien zum Ausschalten und zum Wiedereinschalten soll das elektronische Steuergerät in diesem Fall vorrangig zu dem Temperaturgrenzwert und der Wiedereinschalttemperatur berücksichtigen.
Dies bedeutet - gemäß dieser Druckschrift -, dass nach Ablauf des Zeitdauer-Grenzwerts der Kompressor abgeschaltet wird, auch wenn der Temperaturgrenzwert noch nicht erreicht ist. Ein Wiedereinschalten des Kompressors soll dann erst nach Ablauf der vordefmierten Abkühlzeit erfolgen, auch wenn hierbei die Wiedereinschalttemperatur unterschritten wird. Bei reinen Temperaturkriterien würde ein Wiedereinschalten des Kompressors bei Erreichen der Wiedereinschalttemperatur erfolgen, also bereits nach einer relativ kurzen Abkühlzeit. Das Wiedereinschalten soll jedoch ebenfalls nach einem Zeitkriterium, nämlich wenn eine vordefmierte Abkühlzeit erreicht ist, erfolgen. Erst zu diesem Zeitpunkt wird der Kompressor wieder eingeschaltet.
Durch dieses spätere Wiedereinschalten des Kompressors soll eine Abkühlung auf ein unterhalb der Wiedereinschalttemperatur liegendes Temperaturniveau erzielt werden, wodurch sich die anschließende zulässige Laufzeit des Kompressors entsprechend verlängert. Durch die Unterlagerung der Zeitkriterien unter die temperatursignalabhängigen Abschaltkriterien soll für den Kompressor bei kaltem Kompressor sichergestellt werden, dass die Innenteile des Kompressors, die die zulässige Temperatur schneller erreichen, als der Bereich des Kompressors, wo der Temperatursensor angeordnet ist, die kritische Temperatur nicht überschreiten und werden dadurch besser gegen Temperaturschäden geschützt werden.
In der DE 103 54 491 Al ist ebenfalls ein Verfahren zur Steuerung eines Kompressors zur Druckmittelförderung in eine Druckmittelanlage beschrieben, die für eine geschlossene Niveauregelanlage eines Kraftfahrzeuges bestimmt ist. Bei diesem Verfahren wird zumindest während des Kompressorlaufes ständig die aktuelle Kompressortemperatur bestimmt und der Kompressor spätestens bei Erreichen einer Grenztemperatur abgeschaltet, wobei zur Bestimmung der aktuellen Kompressortemperatur der Vordruck und der Gegendruck des Kompressors im geschlossenen System berücksichtigt wird.
Vorzugsweise wird während des Kompressorlaufes nach jeder vergangenen Zeiteinheit die aktuelle Kompressortemperatur um einen Korrekturwert angepasst, der von der Differenz zwischen dem Gegendruck und dem Vordruck abhängig ist.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Steuern eines Kompressors, eine Druckmittelanlage mit einem Kompressor und einem elektronischen Steuergerät sowie eine Verwendung des elektronischen Steuergerätes für die Druckmittelanlage mit einem Kompressor anzugeben, die eine Verbesserung der Ausnutzung des Kompressors und die Vermeidung von häufigen Ein- und Ausschaltvorgängen bietet.
Ausgehend von dieser Aufgabenstellung wird ein Verfahren zum Steuern eines Kompressors zur Förderung eines Druckmittels in eine Druckmittelanlage vorgeschlagen, bei dem die Förderung des Druckmittels in Abhängigkeit von einem Temperatursignal ein- und ausschaltbar ist, indem die Kompressortemperatur mittels eines am Kompressor angeordneten Temperatursensors gemessen wird und das Ein- und Ausschalten des
Kompressors durch ein elektronisches Steuergerät gesteuert wird. Dabei ist vorgesehen, dass die Einschaltzeitdauer- und/oder die Ausschaltzeitdauer oder die Ausschalt- und/oder die Einschalttemperatur des Kompressors aus der Steigung der in kurzen Zeitabständen gemessenen Kompressortemperatur bestimmt wird. Die Erfindung geht von der Überlegung aus, dass die Innentemperatur des Kompressors und der darin befindlichen Bauelemente, insbesondere das Druckventil, sich schneller erwärmen und eine kritische Temperatur erreichen, als durch den am Kompressorgehäuse angeordneten Temperatursensor festgestellt werden kann, der nur die Wandtemperatur des Kompressors, beispielsweise des Zylinderkopfs, messen kann. Je schneller der durch den Temperatursensor gemessene Temperaturanstieg ist, desto größer ist die Temperaturabweichung zwischen dem Kompressorinneren und der durch den Temperatursensor gemessenen Temperatur, das heißt, die Innentemperatur des Kompressors steigt noch schneller an als die durch den Temperatursensor gemessene Temperatur am Kompressor. Wenn die Kompressortemperatur erfindungsgemäß in kurzen Zeitabständen gemessen wird, lässt sich daraus die Steigung des Temperaturverlaufs bzw. der Temperaturanstieg pro Zeiteinheit ermitteln und daraus wiederum ein Abschaltsignal und/oder ein Einschaltsignal berechnen. Dieses Abschalt- bzw. Einschaltsignal kann als Zeitsignal bestimmt werden, nach dessen Ablauf der Kompressor abgeschaltet und/oder eingeschaltet wird. Es ist auch möglich, das Schaltsignal als Temperatursignal zu bestimmen, indem die Abschalttemperatur und/oder die Einschalttemperatur des Kompressors aus der Steigung der Kompressortemperaturkurve bestimmt wird.
Um eine laufende Anpassung der Einschalt- und/oder der Ausschaltzeitdauer zu erreichen, wird die Steigung der Kompressortemperaturkurve laufend nach jedem Einschalt- und/oder Ausschaltvorgang bestimmt.
Entsprechend den der Erfindung zugrunde liegenden Überlegungen werden die Einschalt- und/oder die Ausschaltzeitdauer umso kürzer oder die Ausschalt- und/oder die Einschalttemperatur umso niedriger bestimmt, je steiler die Steigung der
Kompressortemperaturkurve ist. Hierdurch wird der noch schnellere Anstieg der Kompressorinnentemperatur berücksichtigt und vermieden, dass innere Bauteile des Kompressors eine kritische Temperatur überschreiten. Um die laufende Steuerung nach jedem Einschalt- und/oder Ausschaltvorgang vornehmen zu können, wird die Steigung der Kompressortemperaturkurve bevorzugt durch Messung der Kompressortemperatur mit einer Frequenz von 2 Hz bestimmt.
Eine weitere Verfeinerung der Steuerung des Kompressors lässt sich erreichen, wenn beim Bestimmen der Einschalt- und/oder die Ausschaltzeitdauer oder der Ausschalt- und/oder der Einschalttemperatur die gemessene Kompressortemperatur zum Zeitpunkt des Einschaltens und/oder des Ausschaltens im Sinne einer zusätzlichen Verkürzung der Einschalt- und/oder der Ausschaltzeitdauer oder einer Herabsetzung der Ausschalt- und/oder der Einschalttemperatur berücksichtigt werden, je niedriger die gemessene Kompressortemperatur zum Zeitpunkt des Einschaltens und/oder Ausschaltens ist.
Um eine möglichst geringe Differenz zwischen der Kompressorinnentemperatur und der durch den Temperatursensor gemessenen Kompressortemperatur zu erhalten, wird die Kompressortemperatur vorzugsweise mittels eines am Zylinderkopf des Verdichterteils des Kompressors angeordneten Temperatursensors gemessen.
Eine weitere Verbesserung der Steuerung lässt sich erreichen, wenn zum Bestimmen der Einschalt- und/oder der Ausschaltzeitdauer oder der Ausschalt- und/oder der Einschalttemperatur die Umgebungstemperatur im Sinne einer Verkürzung der Einschaltzeitdauer und/oder der Ausschaltzeitdauer oder einer Herabsetzung der Ausschalttemperatur und/oder der Einschalttemperatur bei niedriger Umgebungstemperatur und umgekehrt berücksichtigt wird.
In dazu analoger Weise lässt sich auch eine Verfeinerung des Verfahrensergebnisses erreichen, wenn zum Bestimmen der Einschalt- und/oder Ausschaltzeitdauer oder der Ausschalt- und/oder der Einschalttemperatur die Fahrgeschwindigkeit eines Kraftfahrzeuges, das mit einer Luftfederungsanlage versehen ist, die durch den Kompressor mit Druckluft versorgt wird, im Sinne einer Verlängerung der Einschaltzeitdauer und/oder einer Verkürzung der Ausschaltzeitdauer oder einer Erhöhung der Ausschalt- und/oder der Einschalttemperatur bei hoher Fahrgeschwindigkeit und umgekehrt berücksichtigt wird.
Die vorstehend genannte Aufgabe wird des Weiteren durch eine Druckmittelanlage mit einem Kompressor und einem elektronischen Steuergerät, das die Einschalt- und/oder die Ausschaltzeitdauer oder die Ausschalt- und/oder die Einschalttemperatur des Kompressors mit dem Verfahren gemäß den vorstehend angegebenen Merkmalen steuert, gelöst. Ferner wird die vorstehend genannte Aufgabe auch noch durch die Verwendung eines elektronischen Steuergerätes für eine Druckmittelanlage mit einem Kompressor zum Steuern der Einschalt- und/oder der Ausschaltzeitdauer oder der Ausschalt- und/oder der Einschalttemperatur des Kompressors gemäß den vorstehend genannten Verfahrensmerkmalen gelöst.
Die Erfindung wird nachstehend anhand von Temperaturkurven für die Einschaltphase und für die Ausschaltphase des Näheren erläutert. In der Zeichnung zeigt
Fig. 1 verschiedene Temperaturkurven während einer Einschaltphase, Fig. 2 verschiedene Temperaturkurven während einer Ausschaltphase.
Die Kurven T1Zk1 und T Va sowie T2Zk1 und T2 zka zeigen idealisierte Temperaturverläufe der Zylinderkopfinnentemperatur Tzkϊ und der Zylinderkopfaußenseite Tzka über die Zeit, wenn diese sich langsam und parallel entwickeln, so dass die jeweiligen Maximaltemperaturen Tmax im Wesentlichen gleichzeitig erreicht werden, wobei die Kurven T1ZkI und T Va für einen neuen Kompressor gelten, während die Kurven T2Zk1 und T2 zka für einen Kompressor gegen Ende der Kompressorlebensdauer gelten. Demnach weist ein Kompressor gegen Ende der Kompressorlebensdauer bei ansteigenden Temperaturen einen Laufzeitgewinn (Fig. 1) sowie eine Differenz in den jeweiligen Abkühlzeiten (Fig. 2) gegenüber einem neuen Kompressor auf.
Im tatsächlichen Betrieb verlaufen diese Kurven nicht wie die dargestellten Idealkurven T1ZkI und T Va sowie T2Zk1 und T2 zka, da sich verschiedene Einflüsse wie die Kühlbedingungen der Zylinderkopfaußenseite, beispielsweise abhängig von der Fahrgeschwindigkeit und der Außentemperatur, die sich laufend ändern kann, bemerkbar machen.
Die strichpunktierte Temperaturkurve T3 zka entspricht einem Temperaturverlauf mit verminderter Kühlung der Zylinderkopfaußenseite. Der Temperaturanstieg ist steiler und das Maximum wird früher erreicht. Der entsprechende Temperaturverlauf der Zylinderkopfmnentemperatur T3 Zk1 ist jedoch wegen der gegebenen, begrenzten Wärmeleitfähigkeit des Zylinderkopfmaterials erheblich steiler, und das Maximum der Zylinderkopfmnentemperatur wird erheblich früher erreicht als das Temperaturmaximum der Zylinderkopfaußenseite. Dementsprechend muss der Kompressor auch früher abgeschaltet werden, um die für das Zylinderkopfmnere kritische Temperatur nicht zu überschreiten bzw. nicht zu lange einwirken zu lassen. Dieses frühere Abschalten wird erfindungsgemäß in der Weise berücksichtigt, dass ein elektronisches Steuergerät für den Kompressor so programmiert ist, dass es in Abhängigkeit von der Steigung des Temperaturverlaufs der Zylinderkopfaußenseite den Abschaltzeitpunkt oder die Abschalttemperatur bestimmt. Je steiler der Temperaturverlauf der Zylinderkopfaußenseite, desto mehr wird der Abschaltzeitpunkt vorverlegt oder wird die Abschalttemperatur abgesenkt.
Der Temperaturverlauf der Zylinderkopfaußenseite wird mittels eines am Zylinderkopf des Kompressors angeordneten Temperatursensors mit einer Frequenz von 2 Hz gemessen, und aus der bei jedem Messschritt gemessenen Temperaturdifferenz ΔT und dem Zeitintervall Δt wird die Steigung bestimmt. Hieraus berechnet das Steuergerät, wie bereits erläutert, den Abschaltzeitpunkt oder die Abschalttemperatur. Die Steigung des
Temperaturverlaufs der Zylinderkopfaußenseite wird während jedes Einschalt- und/oder Ausschaltvorgangs bestimmt, um schnelle Änderungen der Ein- und Ausschaltparameter zu berücksichtigen.
Aus den dargestellten Temperaturverläufen der Zylinderkopfmnentemperatur und der Zylinderkopfaußenseite für einen Kompressor gegen Ende seiner Lebensdauer gelten die Überlegungen analog, jedoch mit einer Verschiebung in Richtung einer längeren Laufzeit des Kompressors während der Einschaltphasen.
Liegt die Anfangstemperatur ToStart am Anfang einer Einschaltphase tiefer als in Fig. 1 dargestellt, so steigt auch die Temperatur der Zylinderkopfaußenseite langsamer an, das heißt, mit einer geringeren Steigung, während die Zylinderkopfϊnnentemperatur im Verhältnis schneller ansteigt, da die Wärmeabfuhr nach außen durch die Wärmeleitfähigkeit des Zylinderkopfmaterials begrenzt ist. Dementsprechend lässt sich die Anfangstemperatur einer jeden Einschaltphase durch das Steuergerät in der Weise berücksichtigen, dass der Abschaltzeitpunkt bei niedrigen Anfangstemperaturen ToStart vorverlegt wird bzw. die Abschalttemperatur herabgesetzt wird.
Aus Fig. 2 sind die Abkühlkurven bei schwacher und bei stärkerer Kühlung des Kompressorzylinderkopfs ersichtlich und daraus folgend die Abkühlkurven des Zylinderkopfinneren. Auch in diesem Fall ist die Abkühlgeschwindigkeit des
Zylinderkopfinneren von der Abkühlgeschwindigkeit der Zylinderkopfaußenseite in der Weise abhängig, dass das Zylinderkopfmnere einer schnellen Abkühlung der Zylinderkopfaußenseite auf eine für einen Neustart des Kompressors ausreichend niedrige Temperatur (Twiedergut) nicht so schnell folgen kann, so dass in diesem Fall durch das Steuergerät eine Verlängerung der Ausschaltzeit in Abhängigkeit von der Steigung der Abkühlkurve eingestellt wird. Auch hierbei gelten analog ähnliche Betrachtungen für den Fall verschiedener Umgebungstemperaturen und von der Fahrgeschwindigkeit abhängigen Abkühlungsbedingungen, die vom Steuergerät aufgenommen und für die Berechnung der Einschaltzeiten bzw. Ausschalttemperatur und/oder der Abschaltzeitdauer oder der Einschaltemperatur berücksichtigt werden.
Beispielsweise kann die Fahrgeschwindigkeit des Fahrzeugs entweder kontinuierlich berücksichtigt werden, oder es wird eine Änderung der Systemparameter des Temperaturmodells bei Überschreiten einer festgelegten Fahrgeschwindigkeit vorgenommen. Durch Labormessungen am Kompressor, bei denen auch die Temperatur des Zylinderkopfinneren und/oder der kritischen Elemente, wie Auslassventile, gemessen werden, lässt sich der genaue Temperaturverlauf für unterschiedliche Anfangsbedingungen und Veränderungen während des Betriebes ermitteln. Daraus lassen sich detaillierte Kennfelder für die Kühlung und die Kompressoralterung im Steuergerät hinterlegen, das dann daraus und anhand der augenblicklich vorhandenen Parameter und der gemessenen Temperaturkurve des Kompressorzylinderkopfes die jeweilige Einschaltdauer bzw. Abschalttemperatur und/oder die jeweilige Ausschaltdauer bzw. Wiedereinschalttemperatur berechnet und den Kompressor entsprechend steuert.
Auf diese Weise lässt sich eine bessere Ausnutzung der Kompressorlaufzeit erreichen, und das Regelverhalten des Systems wird verbessert.

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zum Steuern eines Kompressors zur Förderung eines Druckmittels in eine Druckmittelanlage, bei dem die Förderung des Druckmittels in Abhängigkeit von einem Temperatursignal ein- und ausschaltbar ist, indem die Kompressortemperatur mittels eines am Kompressor angeordneten Temperatursensors gemessen wird und das Ein- und Ausschalten des Kompressors durch ein elektronisches Steuergerät gesteuert wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Einschaltzeitdauer- und/oder die Ausschaltzeitdauer oder die Ausschalt- und/oder die Einschalttemperatur des Kompressors aus der Steigung der in kurzen Zeitabständen gemessenen Kompressortemperatur bestimmt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Steigung der Kompressortemperatur nach jedem Einschalt- und/oder Ausschaltvorgang bestimmt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Einschalt- und/oder die Ausschaltzeitdauer umso kürzer oder die Ausschalt- und/oder die Einschalttemperatur umso niedriger bestimmt werden, je steiler die Steigung der gemessenen Kompressortemperaturkurve ist.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die
Steigung der Kompressortemperaturkurve durch Messung der Kompressortemperatur mit einer Frequenz von 2 Hz bestimmt wird.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass beim Bestimmen der Einschalt- und/oder der Ausschaltzeitdauer oder der Ausschalt- und/oder der Einschalttemperatur die gemessene Kompressortemperatur zum Zeitpunkt des Einschaltens und/oder des Ausschaltens im Sinne einer zusätzlichen Verkürzung der Einschalt- und/oder der Ausschaltzeitdauer oder einer Herabsetzung der Ausschalt- und/oder der Einschalttemperatur berücksichtigt werden, je niedriger die gemessene Kompressortemperatur zum Zeitpunkt des Einschaltens und/oder Ausschaltens ist.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Kompressortemperatur mittels eines am Zylinderkopf des Verdichterteils des Kompressors angeordneten Temperatursensors gemessen wird.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass zum Bestimmen der Einschalt- und/oder der Ausschaltzeitdauer oder Ausschalt- und/oder der Einschalttemperatur die Umgebungstemperatur im Sinne einer Verkürzung der Einschaltzeitdauer und/oder Ausschaltzeitdauer oder einer Herabsetzung der Ausschalttemperatur und/oder der Einschalttemperatur bei niedriger Umgebungstemperatur und umgekehrt berücksichtigt wird.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7 in Verbindung mit einer Luftfederungsanlage in einem Kraftfahrzeug, dadurch gekennzeichnet, dass zum Bestimmen der Einschalt- und/oder der Ausschaltzeitdauer oder der Ausschalt- und/oder der Einschalttemperatur die Fahrgeschwindigkeit im Sinne einer Verlängerung der
Einschaltzeitdauer und/oder einer Verkürzung der Ausschaltzeitdauer oder einer Erhöhung der Ausschalt- und/oder der Einschalttemperatur bei hoher Fahrgeschwindigkeit und umgekehrt berücksichtigt wird.
9. Druckmittelanlage mit einem Kompressor und einem elektronischen Steuergerät, das die Einschalt- und/oder die Ausschaltzeitdauer oder die Ausschalt- und/oder die Einschalttemperatur des Kompressors mit dem Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 8 steuert.
10. Verwendung eines elektronischen Steuergeräts für eine Druckmittelanlage mit einem Kompressor zum Steuern der Einschalt- und/oder der Ausschaltzeitdauer oder der Ausschalt- und/oder der Einschalttemperatur des Kompressors mit den Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 8.
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