EP4695102A1

EP4695102A1 - Verfahren zur druckregelung eines luftfederbalgs

Info

Publication number: EP4695102A1
Application number: EP24716774.5A
Authority: EP
Inventors: Daniel Wetzel
Original assignee: ZF CV Systems Europe BV
Current assignee: ZF CV Systems Europe BV
Priority date: 2023-04-14
Filing date: 2024-04-03
Publication date: 2026-02-18
Also published as: DE102023109476A1; CN120936502A; WO2024213447A1; US20260034846A1

Abstract

In einem Verfahren zur Druckregelung eines zu einer druckgeregelten Luftfederung gehörigen Luftfederbalgs erfolgt eine Bestimmung eines durch einen Befüllvorgang erzeugbaren Fülldrucks innerhalb des Luftfederbalgs mit Hilfe eines in einer zugehörigen Recheneinrichtung programmierten lernenden Algorithmus sowie mittels eines Druckmesssensors und eines Höhenmesssensors. Die Recheneinrichtung ist einer Steuerungseinrichtung zur Steuerung der Schaltvorgänge von Ventilen in der Luftfederung zugeordnet. Der Druckmesssensor ist vom Luftfederbalg beabstandet in einer zum Luftfederbalg führenden Zuleitung angeordnet, durch welche ein Luftmassenstrom unter Druck in den Luftfederbalg förderbar ist. Vor einer Öffnung des Ventils zur Befüllung des Luftfederbalgs wird durch eine Anzahl von aufeinanderfolgenden zyklischen Druck- und Höhenmessungen sowie ausgehend von einer durch vorgegebene Anfangswerte bestimmten Kennlinie, bei der eine Kennzahl Kv als Stellvertretergröße für ein Balgvolumen V über der Höhe des Luftfederbalgs aufgetragen ist, eine Strömungsgeschwindigkeit der Luft am Balgeingang und daraus ein Luftmassenstrom m in der Zuleitung zwischen Ventil und Luftfederbalg ermittelt, integriert und auf die Balgluftmasse aufsummiert. Anschließend wird mit Hilfe des Algorithmus ein im Luftfederbalg anzunehmender und durch die Luftmassenzufuhr während des vorangehenden Zyklus entstandener neuer Fülldruck p _B ermittelt und als Eingangssignal einer elektronischen Regeleinrichtung bereitgestellt.

Description

Verfahren zur Druckreqelunq eines Luftfederbalgs

Beschreibung

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Druckregelung eines zu einer druckgeregelten Luftfederung gehörigen Luftfederbalgs, bei dem die Bestimmung eines durch einen Befüllvorgang erzeugbaren Fülldrucks oder durch einen Entlüftungsvorgang entstandenen Drucks innerhalb des Luftfederbalgs mit Hilfe eines in einer Recheneinrichtung programmierten lernenden Algorithmus sowie mittels eines Druckmesssensors und eines Höhenmesssensors erfolgt, wobei die Recheneinrichtung einer Steuerungseinrichtung zur Steuerung der Schaltvorgänge und Ventile in der Luftfederung zugeordnet ist. Außerdem betrifft die Erfindung eine Einrichtung zur Druckregelung mindestens eines zu einer druckgeregelten Luftfederung gehörigen Luftfederbalgs nach dem erfindungsgemäßen Verfahren, eine Niveauregelanlage mit einer solchen Einrichtung, eine Steuerungseinrichtung zur Anwendung in einer solchen Niveauregelanlage sowie ein Fahrzeug mit einer erfindungsgemäßen Einrichtung.

Luftfedersysteme in Fahrzeugen stellen eine erhebliche Verbesserung für den Fahrkomfort und für die Sicherheit dar. Dabei werden Aufbau, Ladung und insbesondere die Insassen eines Fahrzeugs durch die Luftfedern vor Stößen geschützt, die durch Bodenunebenheiten während der Fahrt verursacht sind. Außerdem können Schwingungen gedämpft oder sogar verhindert werden. Ebenfalls kann eine Anpassung auf Fahrbahnbesonderheiten oder unterschiedliche Niveauhöhen durchgeführt werden. Heute sind einstellbare, niveaugeregelte Luftfedersysteme bei den meisten Nutzfahrzeugen üblich.

In elektronisch arbeitenden Luftfeder-Regelanlagen/Niveauregulierungen erfolgt die Druckregelung in Luftfedern abhängig unter anderem von einer Höhe zwischen Fahrwerk bzw. Achse einerseits und Chassis oder Fahrzeugrahmen andererseits. Hierzu werden üblicherweise mit Hilfe von Sensoren Höhenmessungen durchgeführt, wobei die Sensoren entweder zwischen Fahrwerk und Chassis oder auch in den Luftfedern angeordnet sind. Möglich sind auch direkte Messungen eines Abstands zur Fahrbahnoberfläche. Ebenso wird ein Druck in einem Druckluft-Leitungssystem und insbesondere in der Luftfeder gemessen, um durch Befüllung oder Entlüftung der einzelnen Luftfedern zum Beispiel eine Regelung des Fahrniveaus, eine Rampenhöhenregelung beim Be- und Entladen, einen Überladungsschutz oder eine Kneeling-Funktion bei Omnibussen durchführen zu können.

Eine Niveauregelanlage ist über fahrzeuginterne Kommunikationsleitungen, wie etwa einen CAN-Bus, oder auch drahtlos mit übrigen Fahrzeugeinrichtungen verbunden und kann mithilfe einer Rechnereinheit die jeweils günstigste Regelstrategie für die einzelnen Fahrzustände realisieren. Die zugehörige Regeleinrichtung bzw. Steuerungseinheit der Niveauregulierung steuert dazu die entsprechenden Ventile und Bedienungseinrichtungen für die Luftfedern.

Bei solchen elektronisch gesteuerten luftgefederten Fahrwerken, auch als ECAS (aus engl. Electronically Controlled Air Suspension) bezeichnet, wird zunehmend auf eine Integration von Bauteilen und eine modulartige Bauweise geachtet, um angesichts zunehmender Elektronik im Fahrzeug weitere Bauteile, Leitungen und Übertragungswege möglichst zu reduzieren.

Aus diesem Grunde existieren beispielsweise Konzepte von elektronisch gesteuerten luftgefederten Fahrwerken (ECAS SPA, aus engl. Smart Pneumatic Actuator), bei denen ein aufwendiger separater Drucksensor im Luftfederbalg durch einen Drucksensor direkt an einem vorgelagerten Ventilblock ersetzt ist. Das führt jedoch gelegentlich dazu, dass der bei einer Betätigung des Ventils am Ventilblock gemessene Druck sich nicht unmerklich vom Druck innerhalb des Luftfederbalgs unterscheidet. Aufgrund des Massenstroms bzw. der Massenträgheit des geförderten Druckmediums benötigt je nach Leitungslänge zwischen Ventilblock und Luftfederbalg der Druckausgleich eine gewisse Zeit. Der im Luftfederbalg vorherrschende Druck entspricht zum Zeitpunkt der Messung also nicht dem am Ventilblock gemessenen Druck. Es besteht also ein Offset, d. h. eine Differenz zwischen gemessenem Druck am Sensor und dem Druck im Balg, die sich erst nach einem gewissen Zeitraum ausgleicht. Die zugehörige Recheneinheit in der Regeleinrichtung bzw. Steuerungseinheit der Niveauregulierung verarbeitet aber das augenblickliche Drucksignal des Sensors am Ventil als Eingangsgröße im Sinne der Regelstrategie. Die Regelstrategie ist auf die Regelung des Balgdrucks gerichtet. Der Balgdruck ist die gezielt auf einen Sollwert hin zu verändernde Regelgröße. Sobald diese Regelgröße, d. h. der Balgdruck, seinen Sollwert erreicht hat, wird z.B. ein Befüllvorgang gestoppt und das Ventil geschlossen. Differiert nun - aufgrund der Anordnung des Drucksensors am vorgelagerten Ventilblock - die dazu erforderliche Messung des Sollwerts der Regelgröße vom tatsächlich im Luftfederbalg vorhandenen Druck, so kann dies zu unerwünschten Schwingungen oder Verlängerungen im Regelprozess führen. Dies ist insbesondere dann der Fall, wenn bei einer Befüllung der gemessene Druck am Ventil höher ist als der tatsächliche Balgdruck und das Ventil daraufhin zunächst wieder geschlossen wird. Dies würde zu einem wiederholten Öffnen und Schließen des Ventils, eventuell, zu einem Flattern des Ventils, führen.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung bestand demnach in der Bereitstellung eines Verfahrens zur Druckregelung eines zu einer druckgeregelten Luftfederung gehörigen Luftfederbalgs, bei dem auf eine relativ aufwändige Druckmessung innerhalb eines Luftfederbalgs verzichtet werden und trotzdem eine sichere Bestimmung des Drucks in einem Luftfederbalg erfolgen kann.

Gelöst wird diese Aufgabe durch die Merkmale des Hauptanspruchs. Weitere Ausbildungen sind in den abhängigen Ansprüchen offenbart.

Der für das Verfahren erforderliche Druckmesssensor ist dabei vom Luftfederbalg beabstandet in einer zum Luftfederbalg führenden Zuleitung angeordnet, durch welche ein Luftmassenstrom unter Druck in den Luftfederbalg förderbar ist. Der Luftfederbalg befindet sich also am Ende der Zuleitung. In der Zuleitung, nämlich am Anfang der Zuleitung, ist ein Ventil vorgesehen, welches schaltbar eine Sperrstellung und eine Öffnungsstellung zur Befüllung oder Entlüftung des Luftfederbalgs aufweist. Der Druckmesssensor ist direkt am Ventil am Anfang der Zuleitung zum Luftfederbalg angeordnet und misst unmittelbar am Ventil den in der Zuleitung vorhandenen Druck.

Für eine solche Anordnung erfolgt erfindungsgemäß vor einer Öffnung des Ventils zur Befüllung des Luftfederbalgs a) eine erste Messung eines ersten Drucks p₀ am Druckmesssensor, sowie b) eine erste Messung einer aktuellen ersten Höhe h₀ des Luftfederbalgs durch den Höhenmesssensor, und c) ausgehend von einer durch vorgegebene Anfangswerte bestimmten Kennlinie, bei der eine Kennzahl K_v als Stellvertretergröße für ein Balgvolumen V über der Höhe des Luftfederbalgs aufgetragen ist, mit dem ersten Druck p₀, der ersten Höhe h₀ und mit einer sich für die erste Höhe h₀ aus der Kennlinie ergebenden Kennzahl K_vo als Stellvertretergröße für ein Balgvolumen V_o eine Bestimmung einer im Luftfederbalg angenommenen Anfangsluftmasse m₀ mit Hilfe des idealen Gasgesetzes.

Anschließend wird das Ventil zur Befüllung des Luftfederbalgs geöffnet und dann während der Öffnung des Ventils in einer Anzahl von aufeinanderfolgenden Zyklen innerhalb der Zykluszeiten jeweils die folgenden Schritte durchgeführt: d) Eine Messung eines weiteren Drucks Pi am Druckmesssensor, wobei e) aus der Differenz zwischen dem in Schritt d) gemessenen Druck p₁ und dem in Schritt a) gemessenen Druck p₀ mit Hilfe des Algorithmus eine der Druckdifferenz (p_t - p₀) entsprechende Strömungsgeschwindigkeit der Luft am Balgeingang und daraus ein Luftmassenstrom m in der Zuleitung zwischen Ventil und Luftfederbalg ermittelt wird. f) Anschließend Integrieren des im Schritt e) ermittelten Luftmassenstroms m über eine Zykluszeit zu einer Differenz-Luftmasse und Aufsummieren auf die im Schritt c) bestimmte, im Luftfederbalg angenommene Anfangsluftmasse m₀ zu einer nach der Zykluszeit angenommenen Balgluftmasse m_B, so dass m_B = m_Q + f mdt. g) Anschließend weiteres Messen einer aktuellen Höhe hi des Luftfederbalgs durch den Höhenmesssensor und mit Hilfe des Algorithmus Ermitteln eines im Luftfederbalg anzunehmenden und durch die Luftmassenzufuhr während des vorangehenden Zyklus entstandenen neuen Fülldrucks p_B nach der Formel zum idealen Gasgesetz aus einer für die Höhe ^mit Hilfe der Kennlinie ermittelten Kennzahl K_V1 als Stellvertretergröße für ein Balgvolumen und der in Schritt f) aufsummierten Balgluftmasse m_B.

Dabei werden h) die Schritte d) bis g) innerhalb jeder weiteren einzelnen Zykluszeit wiederholt, wobei im Schritt f) von der jeweils im vorangehenden Zyklus ermittelten aufsummierten Balgluftmasse m_B als im Balg befindliche jeweils neue Anfangsluftmasse m₀ = m_B ausgegangen wird.

Dabei wird der jeweils in den Schritten d) bis h) ermittelte neue Fülldruck p_B als Eingangssignal einer elektronischen Regeleinrichtung zur Befüllung des Luftfederbalgs bereitgestellt, wobei nach Erreichen eines vorgegebenen Zieldrucks im Balg das Ventil durch die Regeleinrichtung geschlossen und die Bestimmung des Fülldrucks für den Befüllvorgang beendet wird.

Die hier eingeführte Kennlinie, bei der eine (dimensionslose) Kennzahl K_v als Stellvertretergröße für ein Balgvolumen V über der Höhe des Luftfederbalgs bzw. der Höhe der Luftfeder aufgetragen ist, stellt eine das pneumatische Gesamtsystem berücksichtigende Abhängigkeit zwischen Balgvolumen und Höhe des Luftfederbalgs dar, die in dieser Form und Anwendung im Stand der Technik unbekannt ist. Aus diesem Grunde soll der Begriff „Kennlinie“ auch hier ohne weitere zusätzliche Begriffe gebraucht werden. Würde man hier etwa den Begriff „Balgkennlinie“ oder „Luftfederkennlinie“ verwenden, so wäre die Gefahr von Verwechslungen mit z. B. im Stand der Technik bekannten Federkennlinien in Form von Kraft-Weg-Diagrammen gegeben. Das soll hier vermieden werden.

Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren ist es möglich, mit Hilfe eines vom Luftfederbalg entfernt angeordneten Sensors einen Luftdruck in einem Luftfederbalg zu bestimmen, also ohne, dass es erforderlich ist, einen Druckmesssensor direkt innerhalb des Luftfederbalgs anzuordnen. Dadurch vereinfacht sich nicht nur dessen Bauweise bzw. die Bauweise der zugehörigen Komponenten, wie Deckel oder Kolben. Ebenfalls werden weitere Verkabelungen oder Verbindungen zwischen Druckmesssensor und Steuerungseinrichtung bzw. Recheneinrichtung überflüssig. Durch die Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird verhindert, dass ein ständiges Schalten des zur Befüllung des Luftfederbalgs vorgesehenen Ventils, also ein ständiges Öffnen und Schließen, erfolgt. Eine instabile Regelung wird so verhindert. Das Ventil wird erst dann geschlossen, wenn nach dem erfindungsgemäßen Verfahren ein Balgdruck ermittelt wird, der dem Sollwert für den Fülldruck entspricht. Durch das erfindungsgemäße Verfahren wird für die Regelung der Balgdruck bereitgestellt, d. h. der Druck, der tatsächlich innerhalb des Luftfederbalgs herrscht, und nicht der Druck, der am entfernt liegenden Messort (Drucksensor) vorliegt. Ein Aufschwingen des Ventils bzw. der Regelung wird somit vermieden.

Als Balgvolumen ist hier das im Balg enthaltene Volumen bezeichnet. Bei der Betrachtung des gesamten pneumatischen Systems einer Luftfeder besteht jedoch die Problematik, dass sowohl das tatsächlich vorhandene Balgvolumen als auch das dynamische Verhalten und die Eigenschaften des pneumatischen Systems kaum von vornherein deterministisch zu bestimmten sind. Die Eigenschaften sind von vielen Parametern beeinflusst, etwa von konstruktiven Grundlagen und Materialeigenschaften des Luftfederbalgs, von Leitungsdurchmessern und -längen, von Strömungsverlusten etc., um nur einige zu nennen.

Eine Regelung eines solchen Systems wird daher üblicherweise mithilfe von Messungen durchgeführt, bei denen Sensoren die Änderungen der Systemparameter an bestimmten Punkten messen und als Eingangssignale einer Steuerungseinheit zur Verfügung stellen. Die Regelung erzeugt dann erforderlichenfalls eine Änderung der Systemparameter an den Messpunkten, was wiederum durch die Sensoren detektiert wird

Im Stand der Technik wird bisher die Messung der Regelgröße direkt am Regelort durchgeführt, um also beim Luftfederdruck zu bleiben, durch Messung des Drucks direkt im Luftfederbalg. In der Steuerungseinheit ist eine Recheneinheit vorgesehen, so dass mithilfe von Algorithmen vorbestimmte Abläufe geregelt bzw. gesteuert werden können, die dann den Druck im Luftfederbalg (Regelort) verändern. Der Druck im Luftfederbalg hängt ab von der Achslast, ebenso das sich einstellende Niveau, d.h. der oben bereits erwähnte Abstand zwischen Fahrwerk bzw. Achse einerseits und Chassis/Karosserie oder Fahrzeugrahmen andererseits. Bei Fahrzeugen mit mehr als zwei Achsen können die Achslasten aktiv durch Anpassung der Balgdrücke eingestellt werden.

Hier setzt nun der Erfindungsgedanke ein, der an sich bekannte physikalische Zusammenhänge zwischen Druck, Masse und Volumen als Grundlage für ein auf ein Luftfedersystem angepasstes Regelungsverfahren nutzt, welches ausgehend von Kennzahlen als Stellvertreter für physikalische Größen ein lernendes System erschafft, bei dem mittels eines Algorithmus durch eine fortschreitende Anpassung der Kennzahlen und ihre Annäherung an die Parameter eines pneumatischen Systems eine Eingangsgröße für die Regelung bereitgestellt wird.

Dadurch, dass die Anpassung der Kennzahlen als Stellvertretergrößen an die realen Größen mittels immer wieder neuer Messungen den realen Werten angenähert und auch diese wieder überprüft werden, lässt sich der als Parameter und Regelgröße erforderliche Druck im Luftfederbalg (Balgdruck) mit dem erfindungsgemäßen Verfahren ausreichend sicher bestimmen und für die Regelung verwenden.

Zur Durchführung einzelner Verfahrensschritte sind damit zwar auch eine Reihe von mathematischen Berechnungen erforderlich, jedoch ist das erfinderische Verfahren nicht auf Berechnungen als solche gerichtet, sondern auf eine Abfolge von technischen Schritten und Berechnungen zur Druckbestimmung in einer dazu besonders ausgebildeten pneumatischen Anlage.

So erfolgt zum Beispiel die im Schritt c) ausgeführte Ermittlung der im Luftfederbalg befindlichen Anfangsluftmasse m_Q mithilfe des vorgegebenen Algorithmus über die Formeln zum idealen Gasgesetz, hier

Po - V o = m o • R • T mit m₀ = Anfangsluftmasse,

R: Gaskonstante

T: Temperatur, wobei die Kennzahl K_vo als Stellvertretergröße für ein Balgvolumen V_o einzusetzen ist, so dass

K_vo ^d=^f Vo-

Die durch vorgegebene Anfangswerte bestimmte Kennlinie (Anfangskennlinie) ist dabei zunächst willkürlich angenommen durch die Festlegung zweier Kennzahlen K_v als Stellvertretergrößen für ein Balgvolumen. Die Kennzahlen sind je einer Höhe des Luftfederbalgs bzw. Luftfederhöhe zugeordnet und stellen zwei Punkte auf einer Kennlinie dar, nämlich positive Werte, von denen der zweite größer als der erste ist und einer größeren Luftfederhöhe als der erste zugeordnet ist. Mit der Kennlinie ist so ein reales System abgebildet, bei dem eine Kennzahl K_v als Stellvertretergröße für ein Balgvolumen V über der Höhe des Luftfederbalgs aufgetragen ist.

Die im Schritt e) durchgeführte Ermittlung des Luftmassenstroms m in der Zuleitung zwischen Ventil und Luftfederbalg kann dabei mithilfe des vorgegebenen Algorithmus über die Bernoulli-Gleichung ermittelt werden, hier über konst. mit p: Dichte, g Erdbeschleunigung, h Höhe, v. Geschwindigkeit, p: Druck.

Bei Luftfederbälgen in Fahrzeugfahrwerken kann diese Gleichung bei stationärer Betrachtung eines Leitungsquerschnitts in Sensornähe und eines

Leitungsquerschnitts am Eingang zum Luftfederbalg wie folgt vereinfacht werden: 2

■ P-^vBalg

P Sensor ' Pßalg "T 2

Daraus errechnet sich eine Geschwindigkeit der zugeführten Luft am Eingang zum Luftfederbalg zu

Mit der Dichte der strömenden Luft und dem Leitungsquerschnitt A ergibt sich der zugehörige Massenstrom zu r^{h = v} - P_Baig - ^A-

Die Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird über einen Algorithmus realisiert, der einprogrammiert ist in einer Recheneinrichtung der Steuerungseinrichtung einer Niveauregulierungsanlage (auch:

Niveauregelanlage). Wird eine solche Steuerungseinrichtung als Unterbaugruppe in einer Niveauregulierungsanlage eines luftgefederten Fahrzeugs eingebaut und mit den übrigen Einrichtungen wie Ventilen, Leitungen, Schaltern etc. kombiniert, so ist die Ausbildung der Leitungen bzw. der Leitungsquerschnitte in aller Regel unbekannt bzw. in der Recheneinrichtung nicht als Parameter gespeichert. Ein solcher Aufwand wäre hoch, kostenintensiv und zeitaufwendig und ist deshalb auch in aller Regel nicht vorgesehen.

In einer Ausbildung des Verfahrens wird diesem Problem dadurch Rechnung getragen, dass beim erfindungsgemäßen Verfahren zur Ermittlung eines Luftmassenstroms in Schritt e) ein vorgegebenes Durchmesser-Normal der Zuleitung zugrunde gelegt wird, vorzugsweise ein Durchmesser-Normal von 1. Die Vorgabe eines solchen Durchmesser Normals ist unproblematisch und führt lediglich zu einer geänderten Skalierung der Kennlinie, die zur Bestimmung des tatsächlichen Balgdrucks erforderlich ist.

Der vorhandene Druck im Balg wird definiert durch die Luftmasse im Luftfederbalg und das Volumen des Luftfederbalgs. Diese Beziehung ist im idealen Gasgesetz beschrieben, wie oben ausgeführt. Mit einer für die Höhe h mit Hilfe der Kennlinie ermittelten Kennzahl K_V1 als Stellvertretergröße für ein Balgvolumen V_± und der in Schritt f) aufsummierten Balgluftmasse m_B wird mit Hilfe des Algorithmus ein im Luftfederbalg anzunehmender und durch die Luftmassenzufuhr während des vorangehenden Zyklus entstandener neuer Fülldruck p_B ermittelt, nämlich wiederum mit dem idealen Gasgesetz, so dass

Setzt man nun das Balgvolumen V_Baig gleich 1 , so kann mit Hilfe des erfindungsgemäßen Verfahrens der Regelung ein Wert für den Druck im Balg, d.h. für die Regelgröße, zur Verfügung gestellt werden, ohne dass separate Drucksensoren im Balg erforderlich sind. Wird die erforderliche Regelgröße, nämlich die erforderliche Druckhöhe im Balg erreicht, kann die Regelung bzw. die Steuerungseinrichtung das Ventil zur Befüllung des Balgs schließen.

In einer weiteren Ausführung des Verfahrens betragen die Zykluszeiten für die Durchführung aller Schritte d) bis g) während der Öffnung des Ventils 25 ms. Es sind auch andere Zykluszeiten möglich, beispielsweise Zykluszeiten von 20 ms, jedoch hat sich bei der insbesondere benannten Zykluszeit von 25 ms gezeigt, dass dann das erfindungsgemäße Verfahren bereits zu einer ausreichend angenäherten Bestimmung des Drucks im Luftfederbalg führt.

In einer weiteren Ausbildung des Verfahrens erfolgen im Anschluss an einen Befüllvorgang eine weitere Messung eines Drucks p_opt am Druckmesssensor und eine weitere Messung einer Höhe h_opt der Luftfeder, wobei mit der nach dem vorlaufenden Befüllvorgang im Luftfederbalg ermittelten Luftmasse, dem Druck p_opt und der Höhe h_opt eine den Messwerten p_opt und h_opt entsprechende Kennzahl K_opt ermittelt wird, welche in die vorliegende Kennlinie als gelernte Stellvertretergröße eingesetzt wird, d. h. an der Stelle der Höhe h_opt eingesetzt wird. Die Indizierung „opt“ steht hier für „optimiert“, was auf die Lernfähigkeit des Systems hinweist.

So wird auch eine anfängliche Ungenauigkeit relativiert, die darin begründet ist, dass im Grundsatz die mithilfe der Bernoulli-Gleichung berechnete Strömungsgeschwindigkeit der Luft zwischen dem Sensor und dem Balgeingang nur für inkompressible Fluide anwendbar ist. Verluste, die aufgrund des Strömungswiderstands in der Leitung entstehen, werden durch die Gleichung nicht berücksichtigt. Da nach dem erfindungsgemäßen Verfahren aber ein lernender Algorithmus vorgesehen ist und erfindungsgemäß die ermittelten Werte durch eine jeweils nachfolgende, mithilfe von Druckmessungen während der Schließzeit des Ventils den tatsächlichen Werten für den Massenstrom und den Balgdruck allmählich angenähert, verifiziert und der korrigierten Kennlinie zu Grunde gelegt werden, ist im Verlauf der Zeit dieser Ansatz gut geeignet, um einen für die Regelung ausreichend genauen Balgdruck für das ECAS-System bereitzustellen.

Eine weitere Ausbildung des Verfahrens besteht darin, dass die Ermittlung einer Kennzahl K_opt als Stellvertretergröße für das Luftfedervolumen frühestens 400 ms nach dem Schließen des Ventils erfolgt. Eine solche Ausbildung erlaubt es, dass erst nach einem gewissen Ausschwingen bzw. nach einer der Ventilschließung folgenden Beruhigungszeit oder Druckausgleichszeit ein „Lernen“ bzw. eine Optimierung der Kennlinie erfolgt. Erst nach dieser Beruhigungszeit von mindestens 400 ms nach dem Schließen des Ventils wird mit dem Drucksensor am Ventilblock der dann ausgeglichene Druck in Balginnenraum und Zuleitung gemessen. Der dann gemessene Druck entspricht also genau dem im Balg vorhandenen Druck.

Die Beruhigungszeit betrifft allerdings lediglich die Ermittlung der zur Höhe h_Opt gehörigen Kennzahl K_opt zur weiteren Nutzung bei nachfolgenden Druckermittlungen. Sofern allerdings vor Ablauf der Beruhigungszeit ein erneutes Öffnen des Ventils notwendig sein sollte, ist ein „Lernen“ eine „neuen“ Kennzahl K_opt zunächst nicht möglich.

In einer weiteren Ausführung des Verfahrens wird die gelernte, zur Höhe h_opt gehörige Kennzahl K_opt für das Balgvolumen bei einer neuerlichen Ventilöffnung der Ermittlung der Anfangsmasse m₀ in Schritt a) zugrunde gelegt. Die gelernte, neu ermittelte Kennzahl K_opt wird also zum Ausgangswert bei der DruckermittlungA/entilaktivierung und der neuerlichen Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens. Der Algorithmus „lernt“ also die neuen Kennlinienwerte und legt sie fürderhin zugrunde.

Während der Ventilbetätigungen und der damit einhergehenden Befüllung des Balgs verändern sich die Balgabmessungen. Die augenblickliche Höhe wird mit dem Höhensensor an Kontrollpositionen gemessen. Da eine Kennlinie zunächst angenommen und die tatsächliche Kennlinie unbekannt ist, erfolgt deren Bestimmung durch Rückrechnung auf das Volumen, was für die vorhergehende Befüllung erforderlich war, um den vorliegenden Balgdruck zu erreichen. Für diese Operation wird der gemessene Balgdruck nach Schließung des Ventils benutzt. Nach dem Druckausgleich nach Schließung des Ventils ist dies der tatsächliche Balgdruck und kann dafür genutzt werden, die Kennlinie zu optimieren. Daraus folgt, wie oben gesagt, dass die Kennlinie angepasst wird und das erfindungsgemäße Verfahren zur Druckbestimmung die tatsächlichen Fahrzeugverhältnisse mehr und mehr berücksichtigen kann.

Für ein neues Fahrzeug kann die Druckbestimmung gestartet werden mit einer angenommenen Kennlinie, die nur aus zwei beispielhaft und vorläufig hinterlegten Punkten für Höhe und Volumen besteht.

Um möglichst schnell eine einigermaßen valide Kennlinie den kommenden verfahrensgemäßen Ermittlungen des Balgdrucks zugrunde legen zu können, besteht eine weitere Ausbildung des Verfahrens darin, dass die Kennlinie dadurch angepasst wird, dass der jeweils für die höchste gemessene Höhe h_opt der Luftfeder ermittelte Wert für die Kennzahl K_opt als Ordinatenwert an das Ende der auf der Abszisse aufgetragenen Höhenwerte extrapoliert wird.

Eine Ausbildung des Verfahrens zur Druckregelung der Trag- und Liftbälge einer zu einer druckgeregelten Luftfederung gehörigen Liftachse besteht darin, dass in den Verfahrensschritten c) und g) während des Anhebens oder Absenkens der Liftachse sowohl für den der Liftachse zugeordneten Tragbalg als auch für den der Liftachse zugeordneten Liftbalg eine konstante Kennzahl K_v-Lift als Stellvertretergröße für ein konstantes Balgvolumen V über der Höhe des Luftfederbalgs aufgetragen und für den gesamten Belüftungsprozess angenommen wird. Da an der Liftachse während des Anhebens oder Absenkens keine Höhenmessung möglich ist, können hier die Verfahrensschritte mit der hilfsweisen Annahme eines konstanten Balgvolumens ausgeführt werden. Das ermöglicht die Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens auch für die Bälge einer Liftachse.

Das erfindungsgemäße Verfahren kann in einer leicht geänderten Ausbildung auch für die Entlüftung verwendet werden. Eine Ausbildung des Verfahrens zur Druckregelung eines zu einer druckgeregelten Luftfederung gehörigen Luftfederbalgs, bei dem die Bestimmung eines durch einen Entlüftungsvorgang entstandenen Drucks innerhalb des Luftfederbalgs mit Hilfe eines in einer zugehörigen Recheneinrichtung programmierten lernenden Algorithmus sowie mittels eines Druckmesssensors und eines Höhenmess-Sensors erfolgt, beinhaltet, dass vor einer Öffnung des Ventils zur Entlüftung des Luftfederbalgs a) eine erste Messung eines ersten Drucks p₀ am Druckmesssensor erfolgt, sowie b) eine erste Messung einer aktuellen ersten Höhe h₀ des Luftfederbalgs durch den Höhenmesssensor erfolgt, und c) ausgehend von einer durch vorgegebene Anfangswerte bestimmten Kennlinie, bei der eine dimensionslose Kennzahl K_v als Stellvertretergröße für ein Balgvolumen V über der Höhe des Luftfederbalgs aufgetragen ist, mit dem ersten Druck p₀, der ersten Höhe h₀ und mit einer sich für die erste Höhe h₀ aus der Kennlinie ergebenden Kennzahl K_vo als Stellvertretergröße für ein Balgvolumen _o eine Bestimmung einer im Luftfederbalg angenommenen Anfangsluftmasse m₀ erfolgt.

Anschließend wird das Ventil zur Entlüftung des Luftfederbalgs geöffnet und dann während der Öffnung des Ventils in einer Anzahl von aufeinanderfolgenden Zyklen innerhalb der Zykluszeiten jeweils d) eine Messung eines weiteren Drucks p am Druckmesssensor durchgeführt, wobei e) aus der Differenz zwischen dem in Schritt d) gemessenen Druck p₀ und dem in Schritt a) gemessenem Druck p mit Hilfe des Algorithmus eine der Druckdifferenz (p₀ - p- entsprechende Strömungsgeschwindigkeit der Luft am Balgausgang und daraus über die Bernoulli-Gleichung ein Luftmassenstrom m in der Leitung/Zuleitung zwischen Luftfederbalg und Ventil ermittelt wird, wobei der Luftmassenstrom mit einem den Reibungsverlust in der Leitung berücksichtigenden Korrekturfaktor k_vent multipliziert wird, wonach f) der im Schritt e) ermittelte und mit Korrekturfaktor versehene Luftmassenstrom m über eine Zykluszeit zu einer Differenz-Luftmasse integriert und von der im Schritt c) bestimmten, im Luftfederbalg angenommene Anfangsluftmasse m₀ zu einer nach der Zykluszeit angenommenen Balgluftmasse m_B subtrahiert wird, so dass m_B = m₀ — J mdt. g) Es erfolgt eine weitere Messung einer aktuellen Höhe hi des Luftfederbalgs durch den Höhenmesssensor und aus einer für die Höhe h_xmit Hilfe der Kennlinie ermittelten Kennzahl K_V1 als Stellvertretergröße für ein Balgvolumen V_± und der in Schritt f) ermittelten Balgluftmasse m_B wird mit Hilfe des Algorithmus ein im Luftfederbalg anzunehmender und durch die Luftmassenabströmung während des vorangehenden Zyklus entstandener neuer Fülldruck p_B ermittelt (ideales Gasgesetz). h) Die Schritte d) bis g) werden innerhalb jeder weiteren einzelnen Zykluszeit wiederholt, wobei im Schritt f) von der jeweils im vorangehenden Zyklus ermittelten Balgluftmasse m_B als im Balg befindliche jeweils neue Anfangsluftmasse m₀ = m_B ausgegangen wird. Dabei wird der jeweils in den Schriten d) bis h) ermitelte neue Fülldruck p_B bzw. Entlüftungsdruck als Eingangssignal einer elektronischen Regeleinrichtung zur Entlüftung des Luftfederbalgs bereitgestellt, wobei nach Erreichen eines vorgegebenen Zieldrucks/Entlüftungsdrucks im Balg das Ventil durch die Regeleinrichtung geschlossen und die Bestimmung des Balgdrucks für die Entlüftung beendet wird.

Der Korrekturfaktor k_vent trägt der Tatsache Rechnung, dass beim Entlüften der am Drucksensor gemessene Druck bereits reibungsbehaftet ist. Beim Belüften ist das nicht der Fall, da die Reibungsverluste in der Leitung zum Luftfederbalg bei der dort zu betrachtenden Strömung erst hinter dem Drucksensor auftreten.

Eine weitere Ausbildung des Verfahrens zur Druckregelung bei der Entlüftung beinhaltet, dass als Initialwert, also zu Beginn der Druckregelung, der Luftmassenstrom mit einem Korrekturfaktor k_vent = 1 multipliziert wird.

Bei einer Einrichtung zur Druckregelung mindestens eines zu einer druckgeregelten Luftfederung gehörigen Luftfederbalgs nach dem erfindungsgemäßen Verfahren, bei dem der Luftfederbalg mittels einer Niveauregelanlage befüllt oder entlüftet wird, weist die Niveauregelanlage eine zugehörige Steuerungseinrichtung zur Steuerung der Schaltvorgänge und Ventile auf sowie eine der Steuerungseinrichtung zugeordnete Recheneinrichtung mit einem programmierten lernenden Algorithmus. Weiterhin weist die Niveauregelanlage einen Druckmesssensor zur verfahrensgemäßen Messung des Balgdrucks sowie einen jedem Luftfederbalg zugeordneten Höhenmesssensor. Der Druckmesssensor zur Messung des Balgdrucks ist dabei an einem in einer Zuleitung zum Luftfederbalg und vom Luftfederbalg beabstandet angeordneten Ventilblock angeordnet, insbesondere an einem am Anfang der Zuleitung befindlichen Ventilblock, wobei in der Zuleitung ein Luftmassenstrom unter Druck in den Luftfederbalg oder aus dem Luftfederbalg förderbar ist und der Ventilblock Wegeventile aufweist, welche zur Befüllung oder Entlüftung des Luftfederbalgs über die Zuleitung in eine Sperrstellung, eine Belüftungsstellung und eine Entlüftungsstellung schaltbar sind. Der Druckmesssensor ist am zur Zuleitung zum Luftfederbalg führenden Ventilausgang angeordnet. Damit ergibt sich für die konstruktive Ausbildung von elektronisch gesteuerten luftgefederten Fahrwerken (ECAS SPA) eine kompakte Bauweise insbesondere für die Kombination von Ventilblock und Drucksensoren, die zu einer sehr günstigen Herstellung führt, da separate Drucksensoren im Luftfederbalg durch einen Drucksensor direkt am Ventilblock ersetzt werden können.

In einer Niveauregelanlage eines Nutzfahrzeugs mit Luftfederung, insbesondere in einem Lastkraftwagen oder einem Nutzfahrzeuganhänger, ist eine solche Einrichtung zur Druckregelung der zur Luftfederung gehörigen Luftfederbälge vorteilhaft. Dasselbe gilt für eine Steuerungseinrichtung zur Anwendung in einer solchen Niveauregelanlage, wobei der Steuerungseinrichtung eine Recheneinrichtung zugeordnet ist, in welcher ein lernender Algorithmus zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens einprogrammiert ist.

Eine solche, nach dem erfindungsgemäßen Verfahren arbeitende Einrichtung eignet sich, wie bereits ausgeführt, für luftgefederte Fahrzeuge aller Art, insbesondere aber für luftgefederte Leicht-LKW oder Nutzfahrzeuganhänger, bei denen es darauf ankommt, dass alle Komponenten einer elektronisch gesteuerten Luftfederung möglichst kompakt, montagefreundlich und kostengünstig angeboten werden können.

Anhand eines Ausführungsbeispiels soll die Erfindung näher erläutert werden. Es zeigen

Fig. 1 ein dem erfindungsgemäßen Verfahren zugrundeliegendes

Ersatzmodell anhand einer Skizze,

Fig. 2 eine Prinzipskizze der wesentlichen Elemente einer

Einrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens,

Fig. 3 eine zu Beginn der Ermittlung nach dem erfindungsgemäßen

Verfahren angenommene Kennlinie, Fig. 4 eine nach mehreren Befüll- und Entlüftungsvorgängen nach dem erfindungsgemäßen Verfahren sich ergebende und an die realen Verhältnisse angenäherte Kennlinie,

Fig. 5 einen Vergleich der Kennlinien nach Fig. 3 und 4,

Fig. 6 ein Blockdiagramm zur Verdeutlichung einzelner

Verfahrensschritte.

Fig.1 zeigt ein dem erfindungsgemäßen Verfahren zugrundeliegendes Ersatzmodell für die Bestimmung eines durch einen Befüllvorgang erzeugbaren Fülldrucks anhand einer Skizze. Gezeigt ist ein durch ein Kolben-Zylinder-Modell ersetzter, stilisierter Luftfederbalg 1 mit einer zugehörigen Zuleitung 2 und einem Druckmesssensor 3. In der Zuleitung 2 entsteht bei Befüllung ein Luftmassenstrom m. Die zur Befüllung notwendige Luft bzw. Luftmenge oder -masse 4 wird aus einer hier nicht näher dargestellten Druckquelle, d. h. aus einem Kompressor oder aus einem Druckspeicher, über ein Ventil in die Zuleitung 2 gefördert. Am Anfang der Zuleitung 2, also vom Luftfederbalg 1 durch die Zuleitungslänge L beanstandet, wird mithilfe des Druckmesssensors 3 der in der Zuleitung 2 vorhandene Mediumsdruck/Luftdruck gemessen. Die Höhe h entspricht der mithilfe eines Höhenmessersensors gemessenen Höhe des Luftfederbalgs, das im Kolben-Zylinder-Modell enthaltene Volumen V entspricht dem Luftfedervolumen.

Fig. 2 zeigt in Form einer Prinzipskizze die wesentlichen Elemente einer Einrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens, wie sie zu einer druckgeregelten Luftfederung in einem Nutzfahrzeug mit angetriebener Hinterachse 5 und nicht angetriebener Vorderachse 6 angeordnet und erforderlich sind. Die Hinterachse 5 und die Vorderachse 6 sind in Fig. 2 lediglich symbolisch dargestellt durch die Anordnung von Luftfedern/Luftfederbälgen 7 sowie durch eine Einfachbereifung an der Vorderachse mit den Reifen 8 und durch eine Doppelbereifung an der angetriebenen Hinterachse mit den Reifen 9.

Der Versorgungsdruck für die Luftfederbälge 7 bzw. Luftfedern wird durch einen hier nicht näher dargestellten Kompressor erzeugt, der einen Druckspeicher 10 füllt, über den auch die einzelnen Luftfedern 7 mit Druckluft versorgt werden können.

Zur Regelung der Befüllung und damit zur Regelung des luftgefederten Fahrwerks ist eine Niveauregelanlage vorgesehen, die u.a. Magnetventile aufweist, nämlich schaltbare Ventile 11 mit jeweils zugehörigen elektromagnetischen Betätigungseinrichtungen 12. Erkennbar sind auch die Luftversorgungsleitungen bzw. Zuleitungen 13 von den Magnetventilen 11 ,12 zu den Luftfederbälgen 7. Die Ventile 11 sind als Wegeventile ausgebildet und zur Befüllung oder Entlüftung der jeweiligen Luftfederbälge 7 über die Zuleitungen 13 in eine Sperrstellung, eine Belüftungsstellung und eine Entlüftungsstellung schaltbar.

Ebenfalls sind Datenleitungen 14 zu einer Steuerungseinrichtung 15 der Niveauregelanlage vorhanden sowie eine Datenleitung 19 zwischen den an den Ventilen 11 , 12 vorgesehenen Elektronikschaltungen. Die Datenleitung 19 dient ebenfalls der Kommunikation zwischen den Ventilen sowie zwischen den Ventilen und der Steuerungseinrichtung 15. Weitere Datenleitungen 16 verbinden über Elektronikschaltungen an den Ventilen die Höhenmesssensoren 17 mit der Steuerungseinrichtung 15.

Weiterhin sind Druckluft-Versorgungsdruckleitungen 18 dargestellt, die über die schaltbaren Magnetventile 11 , 12 mit den Zuleitungen 13 so verbunden werden können, dass die Luftfedern/Luftfederbälge 7 gefüllt oder entlüftet werden.

Die schaltbaren Magnetventile 11 , 12 können in einem Ventilblock angeordnet sein, in dem mehrere unterschiedliche Ventile des Regelkreises zusammengefasst sind. Die elektromagnetischen Betätigungseinrichtungen 12, die Ventile 11 und die an den Ventilen vorgesehenen Elektronikbauteile sind jeweils zusammen in einem kompakten Gehäuse untergebracht.

Über die Steuerungseinrichtung 15 werden die Ventile 11 , 12 geschaltet, unter Berücksichtigung der Signale der Höhenmesssensoren 17 und der hier nicht separat dargestellten Drucksensoren innerhalb des Ventilblocks. Die Steuerungseinrichtung 15 beinhaltet eine zugeordnete Recheneinrichtung mit einem programmierten lernenden Algorithmus.

Die Druckmesssensoren befinden sich an den Ausgängen der Ventile 11 , 12 zu den Zuleitungen 13 und sind also vom jeweiligen Luftfederbalg 7 beabstandet am Anfang der zugehörigen Zuleitung 13 angeordnet. Der Übersichtlichkeit halber wurden die Druckmesssensoren in Fig. 2 nicht näher dargestellt.

Die Befüllung eines Luftfederbalgs mit der Niveauregelanlage erfolgt dann nach dem erfindungsgemäßen Verfahren unter anfänglicher Anwendung einer Kennlinie für einen Luftfederbalg, wie sie in der Fig. 3 dargestellt ist.

Fig.3 zeigt die zu Beginn der Ermittlung nach dem erfindungsgemäßen Verfahren angenommene Kennlinie 20, nämlich das Verhältnis der Höhe des Luftfederbalgs 21 zur Kennzahl 22 für das Balgvolumen. Die Kennlinie wird dabei aus zwei angenommenen Kennlinienpunkten/Kurvenpunkten vorgegeben, die hier nicht näher dargestellt sind.

Fig. 4 und 5 zeigen ebenfalls Kennlinien, die das Verhältnis der Höhe des Luftfederbalgs 21 zur Kennzahl 22 für das Balgvolumen angeben.

Fig.4 zeigt eine nach mehreren Befüll- und Entlüftungsvorgängen nach dem erfindungsgemäßen Verfahren sich ergebende und an die realen Verhältnisse angenäherte Kennlinie 23, die dann den weiteren erfindungsgemäßen Bestimmungen des Fülldrucks im Balg zugrunde gelegt wird.

Fig.5 zeigt die Kennlinie 20 im Vergleich zu der endgültig sich nach dem erfindungsgemäßen Verfahren sich ergebende an die realen Verhältnisse angepasste Kennlinie 23, wobei beide Kennlinien hier jedoch in einem anderen Maßstab und über die gesamte Arbeitshöhe des Luftfederbalgs hinweg dargestellt sind.

Fig. 6 verdeutlicht noch einmal mit Hilfe eines Blockdiagramms die einzelnen Verfahrensschritte a) bis h), die durch den Algorithmus gesteuert werden, der in der Recheneinrichtung R1 der Steuerungseinrichtung 15 programmiert ist. Die Steuerungseinrichtung bzw. der Algorithmus initiiert dann auch die Aktion A1, das ist das Offnen des Magnetventils, sowie die Aktion A2, das ist das Schließen des Ventils. Angedeutet ist hier auch die Verwendung von Kennlinien 20, 23 als Stellvertretergrößen bei der Bestimmung eines durch einen Befüllvorgang erzeugbaren Fülldrucks innerhalb des Luftfederbalgs.

Bezugszeichenliste (Teil der Beschreibung)

1 Luftfederbalg, dargestellt als Element eines Kolben-Zylinder-Modells

2 Zuleitung

3 Druckmesssensor

4 Luftmenge

5 Hinterachse

6 Vorderachse

7 Luftfederbalg, Luftfeder

8 Reifen-Einfachbereifung

9 Reifen-Doppelbereifung

10 Druckspeicher

11 schaltbares Ventil

12 elektromagnetische Betätigungseinrichtung

13 Luftversorgungsleitung/Zuleitung

14 Datenleitung

15 Steuerungseinrichtung, Fahrzeugsteuerung

16 Datenleitung

17 Höhenmesssensor

18 Druckluft-Versorgungsleitung

19 Datenleitung

20 Anfangs-Kennlinie - Verhältnis Höhe des Luftfederbalgs zur Kennzahl für das Balgvolumen

21 Abszisse der Kennlinie - Höhe des Luftfederbalgs

22 Ordinate der Kennlinie - Kennzahl für das Balgvolumen

23 Kennlinie - Verhältnis Höhe des Luftfederbalgs zur Kennzahl für das

Balgvolumen h Höhe des Luftfederbalgs (im Kolben-Zylinder-Modell)

V Luftfedervolumen (im Kolben-Zylinder-Modell)

L Leitungslänge (im Kolben-Zylinder-Modell)

A1 Aktion: Ventil öffnen

A2 Aktion: Ventil schließen

R1 Recheneinrichtung mit programmiertem Algorithmus

Claims

Patentansprüche

1. Verfahren zur Druckregelung eines zu einer druckgeregelten Luftfederung gehörigen Luftfederbalgs (7), bei dem die Bestimmung eines durch einen Befüllvorgang erzeugbaren Fülldrucks innerhalb des Luftfederbalgs mit Hilfe eines in einer zugehörigen Recheneinrichtung (R1) programmierten lernenden Algorithmus sowie mittels eines Druckmesssensors und eines Höhenmesssensors (17) erfolgt, wobei die Recheneinrichtung (R1) einer Steuerungseinrichtung (15) zur Steuerung der Schaltvorgänge von Ventilen (11 , 12) in der Luftfederung zugeordnet ist,

- wobei der Druckmesssensor vom Luftfederbalg beabstandet in einer zum Luftfederbalg führenden Zuleitung (2, 13) angeordnet ist, durch welche ein Luftmassenstrom unter Druck in den Luftfederbalg (7) förderbar ist,

- wobei in der Zuleitung ein Ventil (11 , 12) vorgesehen ist, welches schaltbar eine Sperrstellung und eine Offnungsstellung zur Befüllung oder Entlüftung des Luftfederbalgs (7) aufweist und der Druckmesssensor zwischen dem Ventil und dem Luftfederbalg angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass vor einer Öffnung des Ventils (11 , 12) zur Befüllung des Luftfederbalgs (7) a) eine erste Messung eines ersten Drucks p_Q am Druckmesssensor erfolgt, sowie b) eine erste Messung einer aktuellen ersten Höhe h₀ des Luftfederbalgs (7) durch den Höhenmesssensor (17) erfolgt und c) ausgehend von einer durch vorgegebene Anfangswerte bestimmten Kennlinie (20), bei der eine dimensionslose Kennzahl K_v als Stellvertretergröße für ein Balgvolumen V über einer Höhe des Luftfederbalgs (7) aufgetragen ist, mit dem ersten Druck p₀, der ersten Höhe h₀ und mit einer sich für die erste Höhe h₀ aus der Kennlinie ergebenden Kennzahl K_vo als Stellvertretergröße für ein Balgvolumen 7₀ eine Bestimmung einer im Luftfederbalg angenommenen Anfangsluftmasse m₀ erfolgt,

- wonach das Ventil (11 , 12) zur Befüllung des Luftfederbalgs geöffnet wird und dann während der Öffnung des Ventils in einer Anzahl von aufeinanderfolgenden Zyklen innerhalb von Zykluszeiten der Zyklen jeweils d) eine Messung eines weiteren Drucks am Druckmesssensor erfolgt, wobei e) aus einer Differenz zwischen dem in Schritt d) gemessenen Druck und dem in Schritt a) gemessenem Druck p₀ mit Hilfe des Algorithmus eine der Druckdifferenz (p_x - p₀) entsprechende Strömungsgeschwindigkeit der Luft am Balgeingang und daraus ein Luftmassenstrom m in der Zuleitung (2, 13) zwischen Ventil (11 , 12) und Luftfederbalg (7) ermittelt wird, wonach f) der im Schritt e) ermittelte Luftmassenstrom m über eine Zykluszeit zu einer Differenz-Luftmasse integriert und auf die im Schritt c) bestimmte, im Luftfederbalg (7) angenommene Anfangsluftmasse m₀ zu einer nach der Zykluszeit angenommenen Balgluftmasse m_B aufsummiert wird, g) eine weitere Messung einer aktuellen Höhe hi des Luftfederbalgs (7) durch den Höhenmesssensor (17) erfolgt und aus einer für die Höhe imit Hilfe der Kennlinie ermittelten Kennzahl K_V1 als Stellvertretergröße für ein Balgvolumen und der in Schritt f) aufsummierten Balgluftmasse m_B mit Hilfe des Algorithmus ein im Luftfederbalg (7) anzunehmender und durch die Luftmassenzufuhr während des vorangehenden Zyklus entstandener neuer Fülldruck p_B ermittelt wird, h) die Schritte d) bis g) innerhalb jeder weiteren einzelnen Zykluszeit wiederholt werden, wobei im Schritt f) von der jeweils im vorangehenden Zyklus ermittelten aufsummierten Balgluftmasse m_B als im Luftfederbalg (7) befindliche jeweils neue Anfangsluftmasse m₀ = m_B ausgegangen wird, wobei der jeweils in den Schritten d) bis h) ermittelte neue Fülldruck p_B als Eingangssignal einer elektronischen Regeleinrichtung zur Befüllung des Luftfederbalgs (7) bereitgestellt wird, wobei nach Erreichen eines vorgegebenen Zieldrucks im Luftfederbalg (7) das Ventil (11 , 12) durch die Regeleinrichtung geschlossen und die Bestimmung des Fülldrucks für den Befüllvorgang beendet wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1 , bei dem die Zykluszeiten für die Durchführung aller Schritte d) bis g) während der Öffnung des Ventils 25 ms betragen.

3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, bei dem zur Ermittlung eines Luftmassenstroms in Schritt e) ein vorgegebenes Durchmesser-Normal der Zuleitung (2, 13) zugrunde gelegt wird, vorzugsweise ein Durchmesser-Normal von 1.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bei dem die Kennlinie (20) durch mindestens zwei vorgegebene Anfangswertepaare für die Kennzahl K_v und die jeweils zugehörige Höhe des Luftfederbalgs bestimmt ist.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, bei dem im Anschluss an einen Befüllvorgang eine weitere Messung eines Drucks p_opt am Druckmesssensor und eine weitere Messung einer Höhe h_opt des Luftfederbalgs (7) erfolgen, wobei mit der nach dem vorlaufenden Befüllvorgang im Luftfederbalg ermittelten Balgluftmasse, dem Druck p_opt und der Höhe h_opt eine den Messwerten des Drucks p_opt und der Höhe h_opt entsprechende Kennzahl K_opt als Stellvertretergröße für ein optimiertes Balgvolumen ermittelt wird, welche in die Kennlinie als gelernte, zur Höhe h_opt gehörige Kennzahl an Stelle der bisherigen dort befindlichen Kennzahl eingesetzt wird.

6. Verfahren nach Anspruch 5, bei dem die Ermittlung der Kennzahl K_opt frühestens 400 ms nach dem Schließen des Ventils erfolgt.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, bei dem die gelernte, zur Höhe h_Opt gehörige Kennzahl K_opt als Stellvertretergröße für ein optimiertes Balgvolumen bei einer neuerlichen Ventilöffnung anstelle der vorher vorhandenen oder ermittelten Kennzahl als Stellvertretergröße für das neue Balgvolumen der Ermittlung der Anfangsmasse m₀ in Schritt a) zugrunde gelegt wird.

8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, bei dem die Kennlinie dadurch angepasst wird, dass die jeweils für die höchste gemessene Höhe h_opt der Luftfeder ermittelte Kennzahl K_opt als Stellvertretergröße für ein optimiertes Balgvolumen als Ordinatenwert an das Ende der auf der Abszisse aufgetragenen Höhenwerte extrapoliert wird.

9. Verfahren zur Druckregelung der Trag- und Liftbälge einer zu einer druckgeregelten Luftfederung gehörigen Liftachse nach einem der Ansprüche 1 bis 8, bei dem in den Verfahrensschritten c) und g) während des Anhebens oder Absenkens der Liftachse sowohl für den der Liftachse zugeordneten Tragbalg als auch für den Liftbalg eine konstante Kennzahl K_v-Lif_t als Stellvertretergröße für ein konstantes Balgvolumen V über der Höhe des Luftfederbalgs aufgetragen und für den gesamten Belüftungsprozess angenommen wird.

10. Verfahren zur Druckregelung eines zu einer druckgeregelten Luftfederung gehörigen Luftfederbalgs (7), bei dem die Bestimmung eines durch einen Entlüftungsvorgang entstandenen Drucks innerhalb des Luftfederbalgs mit Hilfe eines in einer zugehörigen Recheneinrichtung (R1) programmierten lernenden Algorithmus sowie mittels eines Druckmesssensors und eines Höhenmess- Sensors (17) erfolgt, wobei die Recheneinrichtung (R1) einer Steuerungseinrichtung (15) zur Steuerung der Schaltvorgänge von Ventilen (11 , 12) in der Luftfederung zugeordnet ist,

- wobei der Druckmesssensor vom Luftfederbalg beabstandet in einer zum Luftfederbalg führenden Zuleitung (2, 13) angeordnet ist, durch welche ein Luftmassenstrom unter Druck aus dem Luftfederbalg (7) förderbar ist,

- wobei in der Zuleitung ein Ventil (11 , 12) vorgesehen ist, welches schaltbar eine Sperrstellung und eine Offnungsstellung zur Befüllung oder Entlüftung des Luftfederbalgs (7) aufweist und der Druckmesssensor zwischen dem Ventil (11 , 12) und dem Luftfederbalg (7) angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass vor einer Öffnung des Ventils (11 , 12) zur Entlüftung des Luftfederbalgs (7) a) eine erste Messung eines ersten Drucks p₀ am Druckmesssensor erfolgt, sowie b) eine erste Messung einer aktuellen ersten Höhe h₀ des Luftfederbalgs durch den Höhenmesssensor (17) erfolgt, und c) ausgehend von einer durch vorgegebene Anfangswerte bestimmten Kennlinie, bei der eine dimensionslose Kennzahl K_v als Stellvertretergröße für ein Balgvolumen V über einer Höhe des Luftfederbalgs (7) aufgetragen ist, mit dem ersten Druck p₀, der ersten Höhe h₀ und mit einer sich für die erste Höhe h₀ aus der Kennlinie ergebenden Kennzahl K_vo als Stellvertretergröße für ein Balgvolumen F_o eine Bestimmung einer im Luftfederbalg (7) angenommenen Anfangsluftmasse m₀ erfolgt,

- wonach das Ventil (11 , 12) zur Entlüftung des Luftfederbalgs (7) geöffnet wird und dann während der Öffnung des Ventils in einer Anzahl von aufeinanderfolgenden Zyklen innerhalb der Zykluszeiten jeweils d) eine Messung eines weiteren Drucks p_± am Druckmesssensor erfolgt, wobei e) aus der Differenz zwischen dem in Schritt d) gemessenen Druck p₀ und dem in Schritt a) gemessenem Druck p mit Hilfe des Algorithmus eine der Druckdifferenz (p₀ - p ) entsprechende Strömungsgeschwindigkeit der Luft am Balgausgang und daraus ein Luftmassenstrom m in der Leitung/Zuleitung (2, 13) zwischen Luftfederbalg und Ventil ermittelt wird, wobei der Luftmassenstrom mit einem den Reibungsverlust in der Leitung berücksichtigenden Korrekturfaktor k_vent multipliziert wird, wonach f) der im Schritt e) ermittelte und mit Korrekturfaktor versehene Luftmassenstrom m über eine Zykluszeit zu einer Differenz-Luftmasse integriert und von der im Schritt c) bestimmten, im Luftfederbalg (7) angenommene Anfangsluftmasse m₀ zu einer nach der Zykluszeit angenommenen Balgluftmasse m_B subtrahiert wird, g) eine weitere Messung einer aktuellen Höhe hi des Luftfederbalgs (7) durch den Höhenmesssensor (17) erfolgt und aus einer für die Höhe .₁mit Hilfe der Kennlinie ermittelten Kennzahl K_V1 als Stellvertretergröße für ein Balgvolumen 1 und der in Schritt f) ermittelten Balgluftmasse m_B mit Hilfe des Algorithmus ein im Luftfederbalg (7) anzunehmender und durch die Luftmassenabströmung während des vorangehenden Zyklus entstandener neuer Fülldruck p_B ermittelt wird, h) die Schritte d) bis g) innerhalb jeder weiteren einzelnen Zykluszeit wiederholt werden, wobei im Schritt f) von der jeweils im vorangehenden Zyklus ermittelten ermittelten Balgluftmasse m_B als im Luftfederbalg (7) befindliche jeweils neue Anfangsluftmasse m₀ = m_B ausgegangen wird, wobei der jeweils in den Schritten d) bis h) ermittelte neue Fülldruck p_B als Eingangssignal einer elektronischen Regeleinrichtung zur Entlüftung des Luftfederbalgs (7) bereitgestellt wird, wobei nach Erreichen eines vorgegebenen Zieldrucks im Luftfederbalg (7) das Ventil (11 , 12) durch die Regeleinrichtung geschlossen und die Bestimmung des Balgdrucks für die Entlüftung beendet wird.

11. Verfahren nach Anspruch 10, bei dem als Initialwert der Luftmassenstrom mit einem Korrekturfaktor k_vent = 1 multipliziert wird.

12. Einrichtung zur Druckregelung mindestens eines zu einer druckgeregelten Luftfederung gehörigen Luftfederbalgs (7) nach einem der Ansprüche 1 bis 11 , wobei die Einrichtung eine zugehörige Steuerungseinrichtung (15) zur Steuerung der Schaltvorgänge und Ventile (11 , 12) aufweist sowie eine der Steuerungseinrichtung zugeordnete Recheneinrichtung mit einem programmierten lernenden Algorithmus und einen Druckmesssensor sowie einen einem Luftfederbalg (7) zugeordneten Höhenmesssensor (17) aufweist, wobei der Druckmesssensor zur Messung des Luftfederbalgdrucks an einem in einer Zuleitung (13) zum Luftfederbalg (7) und vom Luftfederbalg beabstandet angeordneten Ventil (11 , 12) angeordnet ist, wobei in der Zuleitung (13) ein Luftmassenstrom unter Druck in den Luftfederbalg (7) oder aus dem Luftfederbalg förderbar ist und das Ventil (11 , 12) als Wegeventil ausgebildet und zur Befüllung oder Entlüftung des Luftfederbalgs (7) über die Zuleitung (13) in eine Sperrstellung, eine Belüftungsstellung und eine Entlüftungsstellung schaltbar ist, wobei der Druckmesssensor an einem zu der Zuleitung (13) zum Luftfederbalg führenden Ventilausgang des Ventils (11 , 12) angeordnet ist.

13. Einrichtung nach Anspruch 12, bei der der Ventilblock an dem dem Luftfederbalg entfernt liegenden Anfang der Zuleitung zum Luftfederbalg angeordnet ist.

14. Niveauregelanlage in einem Nutzfahrzeug mit Luftfederung, insbesondere in einem Lastkraftwagen oder einem Nutzfahrzeuganhänger, wobei die Niveauregelanlage eine Einrichtung nach Anspruch 12 oder 13 zur Druckregelung mindestens eines zur Luftfederung gehörigen Luftfederbalgs (7) aufweist.

15. Steuerungseinrichtung (15) zur Anwendung in einer Niveauregelanlage nach Anspruch 14, wobei der Steuerungseinrichtung eine Recheneinrichtung zugeordnet ist, in welcher ein lernender Algorithmus zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 11 einprogrammiert ist.

16. Luftgefedertes Fahrzeug, insbesondere luftgefederter LKW oder Trailer mit einer Einrichtung nach Anspruch 12 oder 13.