JP6403678B2

JP6403678B2 - 圧縮空気供給装置および圧縮空気供給装置の動作方法

Info

Publication number: JP6403678B2
Application number: JP2015537203A
Authority: JP
Inventors: クラボトマーチャース; バログレヴェンテ
Original assignee: Knorr Bremse Systeme fuer Nutzfahrzeuge GmbH
Current assignee: Knorr Bremse Systeme fuer Nutzfahrzeuge GmbH
Priority date: 2012-10-15
Filing date: 2013-10-11
Publication date: 2018-10-10
Anticipated expiration: 2033-10-11
Also published as: JP2015535060A; CN104968545B; KR20150070217A; EP2719595A1; CN104968545A; BR112015007903A2; KR102117139B1; WO2014060298A1; EP2719595B1; RU2635713C2; RU2015118129A; BR112015007903B1

Description

この特許出願は、特定用途車両用の圧縮空気供給装置を動作するための方法に関するものであり、圧縮空気供給装置は、圧縮機制御ラインを介して圧縮機制御ポートを加圧するための第１のバルブ・ユニットと、再生ラインを開放するための第２のバルブ・ユニットであって、圧縮機制御ラインに接続された第２のバルブ・ユニットと、供給ラインをアンロードするためのアンローダ・バルブ・ユニットと、を具え、アンローダ・バルブ・ユニットの制御ポートは、再生ラインに接続される。

さらに、本発明は、この方法を実行するように構成された、圧縮空気供給装置用の制御ユニットおよび圧縮空気供給装置に関するものであり、圧縮空気供給装置は、圧縮機制御ラインを介して圧縮機制御ポートを加圧するための第１のバルブ・ユニットと、再生ラインを開放するための第２のバルブ・ユニットであって、圧縮機制御ラインに接続された第２のバルブ・ユニットと、供給ラインをアンロードするためのアンローダ・バルブ・ユニットと、を具え、アンローダ・バルブ・ユニットの制御ポートは、再生ラインに接続される。

圧縮空気供給装置は、通常、乾燥剤を有するエアドライヤ・カートリッジを具え、圧縮機により供給される圧縮空気を精製する。精製の間、油、水分および他の不純物は、圧縮空気から除去される。油、水分および他の不純物は、エアドライヤ・カートリッジ内に保存される。精製された圧縮空気は、空気圧で駆動されるサブシステム、例えば、常用ブレーキ、ハンドブレーキおよび空気緩衝材に分配される。精製された圧縮空気は、一般にロード・フェーズと称されるフェーズ中に生成される。

圧縮空気供給装置は、エネルギー効率の良く信頼性の高い方法で動作しなければならない。エネルギー効率の良い動作モードは、圧縮空気供給装置によって供給されるサブシステムがさらなる圧縮空気を必要としないとき、圧縮空気の生成を停止することによって達成される。さらに、エアドライヤ・カートリッジに保存される油、水分および他の不純物は、エアドライヤ・カートリッジの寿命を延長させるために時々排出される。油、水分および他の不純物の排出は、エアドライヤ・カートリッジのフィルタを再生させ、リザーバから来る乾燥気流は、ロード・フェーズの間、カートリッジによって吸収される水を排出する。エアドライヤ・カートリッジの再生の間、精製された圧縮空気はエアドライヤ・カートリッジを通り逆に流れ、精製された圧縮空気の生成は、エアドライヤ・カートリッジの再生の間停止する。エアドライヤ・カートリッジは、一般に再生フェーズと称されるフェーズ中に再生される。

圧縮空気供給装置に圧縮空気を供給する圧縮機は、省エネルギーのために、再生フェーズの間、アンロード可能である。さらに、（例えば、接続されたサブシステムの圧縮空気リザーバ内の）精製された圧縮空気のための保存容量に達すると、圧縮機は、アンロードされうる。

しかしながら、圧縮機がアンロードされたとき、圧縮空気供給装置の供給ラインおよび／または排出装置が冷却されるので、凝縮水および氷さえもが、供給ラインおよび／または排出装置内に形成されうる。特に、氷は、圧縮空気供給装置の信頼性の高い機能を妨害する。それゆえ、本発明の目的は、圧縮空気供給装置の動作の信頼性を向上させることにある。

この目的は、独立請求項の特徴によって達成される。

本発明の有利な態様および他の実施形態は、従属請求項によって与えられる。

圧縮空気供給装置を動作する方法であって、方法は、圧縮機制御ポートを加圧するステップと、アンローダ・バルブ・ユニットを開放するステップと、アンローダ・バルブ・ユニットをロックするステップと、圧縮機制御ポートを減圧するステップと、を含む。

これにより、再生フェーズの間および再生フェーズとは無関係に、アンローダ・バルブ・ユニットを介して排出可能な熱い圧縮空気を生成することができる。「ロックする」との用語は、アンローダ・バルブ・ユニットの現状が永続化することを意味し、特に、アンローダ・バルブ・ユニットの現状が、アンローダ制御バルブ・ユニットの開放および／または閉鎖のための最初の制御信号とは無関係になることを意味する。「ロック」がその後解放されるときのみに、アンローダ・バルブ・ユニットを閉鎖することができる。

好ましくは、再生ラインに配置される逆止めバルブの開口圧力を、アンローダ・バルブ・ユニットの開口圧力より大きい値に調整するステップが提供される。これにより、精製された圧縮空気がエアドライヤ・カートリッジを通り逆流していないとき、アンローダ・バルブ・ユニットを開放することができる。

さらに、逆止めバルブの開口圧力を、６バールから７バールの値に調整することが考慮される。このようにして、圧縮空気供給装置の供給ラインを、再生フェーズとは無関係に減圧することができる。

さらに、圧縮機制御ポートを減圧し、アンローダ・バルブ・ユニットを閉鎖することによって、ロード・フェーズを開始することが考慮される。ロード・フェーズは、圧縮空気供給装置の安定状態とすることができる。圧縮機制御ポートが減圧されるとき、圧縮機はロードされ、供給ラインに結合可能なアンローダ・バルブ・ユニットが閉鎖するとき、圧縮空気はエアドライヤ・カートリッジを通り流れることができる。

好ましくは、圧縮機制御ポートを加圧し、アンローダ・バルブ・ユニットを開放することによって、再生フェーズを開始するステップが提供される。圧縮機制御ポートが加圧されるとき、圧縮機制御ポートからの圧力信号を介して制御可能な圧縮機は、アンロード可能である。その結果、圧縮機は、そのアンロード状態において、圧縮空気の生成を停止することができる。同時に、開放されたアンローダ・バルブ・ユニットは、供給ラインを減圧し、すでに精製された圧縮空気は、再生ラインを介してエアドライヤ・カートリッジを通り流れることができる。

さらに、圧縮機制御ポートを加圧し、アンローダ・バルブ・ユニットを閉鎖することによって、省エネルギー・フェーズを開始するステップが提供される。圧縮機制御ポートは、アンローダ・バルブ・ユニットとは無関係に加圧可能である。このようにして、圧縮機による圧縮空気の生成は、圧縮機制御ポートでの圧力信号を介して停止可能である。しかしながら、閉鎖されたアンローダ制御バルブ・ユニットは、供給ラインの圧力レベルを維持することができる。それゆえ、供給ラインの圧縮空気は、不必要には排出されない。さらに、圧縮機が再ロードされると、精製プロセスはより高速に再開可能である。なぜなら、供給ラインの圧力レベルを回復する必要はないからである。

さらに、本発明では、圧縮機制御ポートを減圧する一方、アンローダ・バルブ・ユニットの開放を維持するために、第２のバルブ・ユニットを閉鎖することでアンローダ・バルブ・ユニットの制御圧力をロックすることによって供給ライン換気フェーズを開始することができる。供給ライン換気フェーズは、圧縮機パイプ換気フェーズとも称することができる。このように、アンローダ・バルブ・ユニットの開放状態は、圧縮機制御ラインの圧力または再生気流とは無関係に維持することができる。あるいは、アンローダ・バルブ・ユニットは、機械的ロックを用いて、アンローダ・バルブ・ユニットをその開放状態に維持することができる。この種の機械的ロックは、例えば、アンローダ・バルブ・ユニットの可動部分の運動を妨害するものとして構成されうる。機械的ロックは、電子制御とすることができ、ソレノイドから構成することができる。

方法は、第１のバルブ・ユニットを介してアンローダ・バルブ・ユニットの制御ポートを減圧することによってさらに改良可能である。このように、圧縮空気供給装置の複数の異なる機能の独立制御が可能であり、少数のバルブ・ユニットおよび少数の接続パイプしか必要としない。それゆえ、圧縮空気供給装置の構成は、単純である。

一般的な圧縮空気供給装置は、上述の方法を実行するように構成された制御ユニットによってさらに改良可能である。

このように、本発明による方法は、装置として実現可能である。

圧縮空気供給装置は、再生ラインに配置される逆止めバルブによってさらに改良可能であり、逆止めバルブの開口圧力は、アンローダ・バルブ・ユニットの開口圧力より大きい。

以下、本発明は、一例として、特に好適実施形態および添付図面を参照して説明される。

圧縮空気供給装置の一実施形態の要部である。圧縮空気供給装置の動作方法を例示するフロー図である。

図面において同様の参照符号を用いて、同様のまたは機能的に類似の要素を特定する。図面の要素は、単純性および明確性のために例示され、必ずしも縮尺どおりに描かれていない。図示の本発明の実施形態は、大部分、当業者に公知の構成要素を用いて実施可能なため、詳細は、本発明の基礎となる概念の理解および認識のために必要な範囲についてのみ説明されている。

図１は、圧縮空気供給装置の実施形態の要部を示す。圧縮空気供給装置３２は、特定用途車両用とすることができる。圧縮空気供給装置３２は、第１のバルブ・ユニット１２、第２のバルブ・ユニット１８、アンローダ・バルブ・ユニット２２、逆止めバルブ２８、さらなる逆止めバルブ４６、エアドライヤ・カートリッジ３８およびオプションとしてスロットル３４を具える。第１のバルブ・ユニット１２および第２のバルブ・ユニット１８は、制御ユニット３０によって制御可能である。第１のバルブ・ユニット１２は、例えば、排出装置４４に接続されている１つのポートを有する３／２方向制御弁とすることができる。しかしながら、第１のバルブ・ユニット１２として２つの２／２方向制御弁を用いることもできる。第２のバルブ・ユニット１８は、例えば、２／２方向制御弁とすることができる。アンローダ・バルブ・ユニット２２は、例えば、２／２方向制御弁とすることができる。第１のバルブ・ユニット１２および第２のバルブ・ユニット１８は、例えば、ソレノイド・バルブとすることができる。第１のバルブ・ユニット１２、第２のバルブ・ユニット１８およびアンローダ・バルブ・ユニット２２は、単安定とすることができ、安定な動作状態は、図１に示される。逆止めバルブ２８は、６バールから７バールの開口圧力を有することができる。逆止めバルブ２８の開口圧力は、調節可能である。逆止めバルブ２８は、例えば、開口圧力を供給するための調節可能な弾性要素を具えることができる。

制御ユニット３０は、ＣＡＮポート５８を介して外部システムに電気的に接続可能である。圧縮空気供給装置３２は、共通の排出装置４４、インレット・ポート４０およびさらなるインレット・ポート４２を有することができる。さらに、圧縮空気供給装置３２は、圧縮機制御ポート１４を具えることができる。

圧縮空気を生成するための外部の圧縮機は、圧縮空気供給装置３２のインレット・ポート４０に結合可能である。この外部の圧縮機（図１には明確に示されていない）は、空気圧信号を介して圧縮空気供給装置３２によって制御可能であり、空気圧信号は、圧縮機制御ポート１４を通り外部の圧縮機に送信可能であり、圧縮機制御ポート１４は、外部の圧縮機の空気制御入力に結合可能である。任意の種類の圧縮空気用のさらなる供給源は、（例えば、保守作業の場合）さらなるインレット・ポート４２に接続可能である。

インレット・ポート４０およびさらなるインレット・ポート４２は、供給ライン２４を介してエアドライヤ・カートリッジ３８に接続可能である。エアドライヤ・カートリッジ３８は、さらなる逆止めバルブ４６に結合可能であり、さらなる逆止めバルブ４６は、エアドライヤ・カートリッジ３８から供給ライン４８までの流れを可能にする。図１は、後続のサブシステム（例えば、常用ブレーキ、ハンドブレーキおよび緩衝材系）に対する供給ライン４８の接続を明確には示していない。しかしながら、上述のサブシステムに接続ポートを提供可能なマルチ回路保護バルブのところで、供給ライン４８が終了できることは、当業者には明らかである。

分岐ライン５０は、第１のバルブ・ユニット１２を供給ライン４８に接続することができる。分岐ライン５０は、第１の分岐点５２のところで開始／終了できる。圧縮機制御ポート１４は、圧縮機制御ライン１６を介して第１のバルブ・ユニット１２に接続可能である。圧縮機制御ライン１６は、第１のバルブ・ユニット１２のところで開始／終了できる。第２のバルブ・ユニット１８は、第２の分岐点５４を介して圧縮機制御ライン１６に接続可能である。逆止めバルブ２８およびオプションとしてスロットル３４を具える再生ライン２０は、第２のバルブ・ユニット１８を供給ライン２４に接続することができる。逆止めバルブ２８は、供給ライン２４から第２のバルブ・ユニット１８までの気流を防ぐことができる。アンローダ・バルブ・ユニット２２は、空気圧制御ポート２６を具え、空気圧制御ポート２６は、接続ライン３６を介して再生ライン２０に空気圧によって接続されている。接続ライン３６は、第３の分岐点５６のところで開始／終了できる。供給ライン２４内の圧力の極度に増加すると、アンローダ・バルブ・ユニット２２はガバナーとして作用し、排出装置４４を介して圧力を解放することができる。

図１には、完全な圧縮空気供給装置３２のすべての構造的構成要素が示されているとは限らない。例えば、完全な圧縮空気供給装置３２が、追加の構造部材、例えば、マルチ回路保護弁および／または圧縮空気リザーバ（図１には明確に示されていない）を具え得ることは、当業者にとって周知である。圧縮空気供給装置３２内のさらなる構造部材の可能性は、図示された圧縮空気供給装置の要部に対するありうる継続を意味する符号「ｓ」によって示される。

ロード・フェーズの間、外部の圧縮機は、圧縮空気を生成する。圧縮空気は、インレット・ポート４０にて圧縮空気供給装置３２に入る。圧縮空気は、供給ライン２４を介してエアドライヤ・カートリッジ３８に流れ、エアドライヤ・カートリッジ３８からさらなる逆止めバルブ４６を介して供給ライン４８に流れる。エアドライヤ・カートリッジ３８は、乾燥剤を含むことができる。油、水分および他の不純物は、エアドライヤ・カートリッジ３８内で圧縮空気から分離可能である。精製された圧縮空気は、エアドライヤ・カートリッジ３８からさらなる逆止めバルブ４６を介して供給ライン４８に流れ、さらなる逆止めバルブ４６は、供給ライン４８からエアドライヤ・カートリッジ３８への逆流を防止することができる。油、水分および他の不純物は、エアドライヤ・カートリッジ３８内に保存可能である。ロード・フェーズの間、第１のバルブ・ユニット１２、第２のバルブ・ユニット１８およびアンローダ・バルブ・ユニット２２は、図１に示されるように、安定な動作状態にある（第１のバルブ・ユニット１２、第２のバルブ・ユニット１８およびアンローダ・バルブ・ユニット２２は、閉鎖している）。

ロード・フェーズ終了時、外部の圧縮機はアンロードされ、省エネルギー・フェーズまたは再生フェーズが開始する。省エネルギー・フェーズは、第１のバルブ・ユニット１２を（開放状態に）スイッチングすることによって開始する。スイッチングは、制御ユニット３０によって電気的に誘発可能である。第１のバルブ・ユニット１２がスイッチングされると、供給ライン４８は圧縮機制御ポート１４に接続され、圧縮機をアンロードするための圧力信号が生成可能である。

第２のバルブ・ユニット１８が（開放状態に）スイッチングされないとき、圧縮空気供給装置３２は、省エネルギー・フェーズにある。第２のバルブ・ユニット１８がさらに（開放状態に）スイッチングされと、再生フェーズが開始する。再生フェーズの間、精製された圧縮空気は、供給ライン４８から第１のバルブ・ユニット１２および第２のバルブ・ユニット１８を介して再生ライン２０に流れる。再生ライン２０と制御ポート２６との間の接続（接続ライン３６）のため、アンローダ・バルブ・ユニット２２が開放する。精製された圧縮空気は、逆止めバルブ２８を通り、エアドライヤ・カートリッジ３８を通り（逆方向に）流れる。ロード・フェーズの間、エアドライヤ・カートリッジ３８内に保存される油、水分および他の不純物は、精製された圧縮空気によって収集され、開放されたアンローダ・バルブ・ユニット２２を介して排出装置４４に排出される。

第１のバルブ・ユニット１２を安定な動作状態（閉鎖状態）に再びスイッチングすることによって、外部の圧縮機は、再びロード可能である。バルブ・ユニット１２が再びスイッチングされる前に第２のバルブ・ユニット１８が安定な動作状態（閉鎖状態）に再びスイッチングされると、アンローダ・バルブ・ユニット２２はその時点の動作状態にロックされる。特に、アンローダ・バルブ・ユニット２２は、開放状態でロックされうる。第１のバルブ・ユニット１２を再び（閉鎖状態に）スイッチングすると、圧縮機制御ポート１４を減圧し、外部の圧縮機をロードに戻すことができる。外部の圧縮機は、インレット・ポート４０で圧縮空気供給装置３２内に流れ込む熱い圧縮空気を生成する。しかしながら、供給ライン２４および排出装置４４を加熱する間、生成された熱い圧縮空気は、開放されたアンローダ・バルブ・ユニット２２を介して直接排出される。これにより、排出装置４４および／または供給ライン２４が、排出装置４４および／または供給ライン２４から排出される／残る凝縮水のために凍結するのを防止することができる。熱い圧縮空気の直接の排出は、加熱フェーズと称することができる。

加熱フェーズを温度に基づいて開始することができる。例えば、排出装置４４および／または供給ライン２４の温度が調節可能な閾値Ｔ_ｍｉｎ未満のとき、加熱フェーズを開始することができる。排出装置４４および／または供給ライン２４のところに、温度を測定するための温度センサを設けることができる。温度センサは、制御ユニット３０に結合され、制御ユニット３０は閾値を検査することができる。

加熱フェーズを時間に基づいて開始することができる。例えば、最後の加熱フェーズが終了した後、および／または、排出装置４４が再生フェーズの間用いられた後、調節可能な時間ｔ_ｍａｘが経過すると、加熱フェーズを開始することができる。測定された温度に基づいて時間ｔ_ｍａｘを調整することができる。

加熱フェーズによって時々再生フェーズを中断し、排出装置４４および／または供給ライン２４を再加熱することもできる。中断期間は、時間および／または温度値に基づいて制御ユニット３０によって制御可能である。

図２は、圧縮空気供給装置の動作方法を例示するフロー図を示す。方法１０は、「圧縮機制御ポートを加圧するステップ」１００を含むことができる。このステップ１００は、第１のステップとすることができ、例えば、第１のバルブ・ユニットを不安定な動作状態（開放状態）にスイッチングすることによって実行可能である。次のステップ「アンローダ・バルブを開放するステップ」１０２は、第２のステップとすることができ、例えば、第１のバルブ・ユニット１２がすでに（開放状態に）スイッチングされているとき、第２のバルブ・ユニット１８を不安定な動作状態（開放状態）にスイッチングすることによって実行可能である。しかしながら、第１のステップおよび第２のステップは、同時に実行することもできるし、異なる順序で実行することもできる。次のステップ「アンローダ・バルブ・ユニットをロックするステップ」１０４は、第３のステップとすることができ、第２のバルブ・ユニット１８を安定な動作状態（閉鎖状態）に再びスイッチングすることによって実行可能である。最後のステップ「圧縮機制御ポートを減圧するステップ」１０６は、第４のステップとすることができ、第１のバルブ・ユニット１２を安定な動作状態（閉鎖状態）に再びスイッチングすることによって実行可能である。

上述した明細書、図面および特許請求の範囲に開示される本発明の特徴は、個々にまたは任意の組み合わせで本発明を実現するために重要である。

１０方法
１２第１のバルブ・ユニット
１４圧縮機制御ポート
１６圧縮機制御ライン
１８第２のバルブ・ユニット
２０再生ライン
２２アンローダ・バルブ・ユニット
２４供給ライン
２６制御ポート
２８逆止めバルブ
３０制御ユニット
３２圧縮空気供給装置
３４スロットル
３６接続ライン
３８エアドライヤ・カートリッジ
４０インレット・ポート
４２さらなるインレット・ポート
４４排出装置
４６さらなる逆止めバルブ
４８供給ライン
５０分岐ライン
５２第１の分岐点
５４第２の分岐点
５６第３の分岐点
５８ＣＡＮポート
１００圧縮機制御ポートの加圧
１０２アンローダ・バルブ・ユニットの開放
１０４アンローダ・バルブ・ユニットのロック
１０６圧縮機制御ポートの減圧

Claims

圧縮空気供給装置（３２）を動作するための方法（１０）であって、前記圧縮空気供給装置（３２）は、
圧縮機制御ライン（１６）を介して圧縮機制御ポート（１４）を加圧するための第１のバルブ・ユニット（１２）と、
再生ライン（２０）を開放するための第２のバルブ・ユニット（１８）であって、前記圧縮機制御ライン（１６）に接続された第２のバルブ・ユニット（１８）と、
供給ライン（２４）をアンロードするためのアンローダ・バルブ・ユニット（２２）と、
を具え、
前記アンローダ・バルブ・ユニット（２２）の制御ポート（２６）は、前記再生ライン（２０）に接続され、
前記方法は、
前記圧縮機制御ポート（１４）を加圧するステップと、
前記アンローダ・バルブ・ユニット（２２）を開放するステップと、
前記アンローダ・バルブ・ユニット（２２）をロックするステップと、
前記圧縮機制御ポート（１４）を減圧するステップと、
を含み、
前記圧縮機制御ポート（１４）を減圧する一方、前記アンローダ・バルブ・ユニット（２２）の開放を維持するために、前記第２のバルブ・ユニット（１８）を閉鎖することで前記アンローダ・バルブ・ユニット（２２）の制御圧力をロックすることによって供給ライン換気フェーズを開始する、方法。
前記再生ライン（２０）に配置される逆止めバルブ（２８）の開口圧力を、前記アンローダ・バルブ・ユニット（２２）の開口圧力より大きい値に調整する、
請求項１に記載の方法（１０）。
前記逆止めバルブ（２８）の前記開口圧力を、６バールから７バールの値に調整する、
請求項２に記載の方法（１０）。
前記圧縮機制御ポート（１４）を減圧し、前記アンローダ・バルブ・ユニット（２２）を閉鎖することによって、ロード・フェーズを開始する、
請求項１乃至３のいずれかに記載の方法（１０）。
前記圧縮機制御ポート（１４）を加圧し、前記アンローダ・バルブ・ユニット（２２）を開放することによって、再生フェーズを開始する、
請求項１乃至４のいずれかに記載の方法（１０）。
前記圧縮機制御ポート（１４）を加圧し、前記アンローダ・バルブ・ユニット（２２）を閉鎖することによって、省エネルギー・フェーズを開始する、
請求項１乃至５のいずれかに記載の方法（１０）。
前記第１のバルブ・ユニット（１２）を介して前記アンローダ・バルブ・ユニット（２２）の前記制御ポート（２６）を減圧する、
請求項１乃至６のいずれかに記載の方法（１０）。
請求項１乃至７のいずれかに記載の方法（１０）を実行するように構成された、圧縮空気供給装置（３２）用の制御ユニット（３０）。
圧縮機制御ライン（１６）を介して圧縮機制御ポート（１４）を加圧するための第１のバルブ・ユニット（１２）と、
再生ライン（２０）を開放するための第２のバルブ・ユニット（１８）であって、前記圧縮機制御ライン（１６）に接続された第２のバルブ・ユニット（１８）と、
供給ライン（２４）をアンロードするためのアンローダ・バルブ・ユニット（２２）と、
を具え、
前記アンローダ・バルブ・ユニット（２２）の制御ポート（２６）は、前記再生ライン（２０）に接続され、
請求項８に記載の制御ユニット（３０）によって特徴付けられる、
圧縮空気供給装置（３２）。
逆止めバルブ（２８）は、前記再生ライン（２０）に配置され、
前記逆止めバルブ（２８）の開口圧力は、前記アンローダ・バルブ・ユニット（２２）の開口圧力より大きい、
請求項９に記載の圧縮空気供給装置（３２）。