SE507152C2 - Anordning och förfarande för reglering av luftkompressor - Google Patents

Description

15 20 25 30 35 507 152 2 och i vilken utsträckning dessa hjälpapparater drivs. Att utnyttja förbränningsmotorn för att driva t.ex. en luftkompressor inverkar således negativt på fordonets bränsleförbrukning. Detta utgör ett problem i samband med olika typer av fordon, men i synnerhet i samband. med lastfordon där luftkompressorer är vanligt förekommande.

Problemet är särskilt framträdande vid luftfjädrade fordon som förbrukar en stor mängd tryckluft till höjning av fordonen vid lastning och lossning av last.

Genom patentdokumentet EP 0335086 är det förut känt ett system som är inriktat på ovannämnda problem. Systemet enligt detta dokument är anordnat i ett motorfordon där en förbränningsmotor utnyttjas för drift av ett antal drivaggregat, bl.a. en luftkompressor som är inrättad för uppladdning av en lufttank. Systemet innefattar vidare en styrenhet som i beroende av olika driftparametrar kan detektera antingen “dragningsdrift" (vilket föreligger när motorn driver fordonet) eller "påskjutningsdrift" (vilket föreligger när fordonet drivs utan hjälp från motorn, vilket t.ex. sker vid körning i en nerförsbacke). På så vis kan drift av luftkompressorn ske i beroende av huruvida påskjutningsdrift föreligger eller ej. Detta medför i sin tur att motorns bränsleförbrukning kan minskas, eftersom luftkompressorn då i synnerhet kan aktiveras vid påskjut- ningsdrift, d.v.s. då luftkompressorn drivs av fordonets rörelseenergi snarare än av dess motor.

Fastän detta kända system ger en reglering av kompressorns funktion som medger en sänkt bränsleförbrukning är det dock behäftat med en betydande nackdel i det att den inte förmår säkerställa att lufttanken alltid är laddad med luft vid ett minsta lufttryck. Detta är nämligen nödvändigt för att t.ex. säkerställa drift av fordonets bromsar, vilket givetvis är ett krav vad beträffar säkerheten i fordonet, samt för att tillhandahålla en tillräcklig lyftkraft för 10 15 20 25 30 35 ån? 152 fordonets luftfjädring.

REDOGÖRELSE FÖR UPPFINNINGEN: Ett huvudändamål med den föreliggande uppfinningen är således att lösa de ovannämnda problemen och åstadkomma en förbättrad anordning för reglering av en luftkompressor anordnad i ett motorfordon. Detta ändamål uppnås med en anordning av i inledningen nämnt slag, vars kännetecknande särdrag framgår av patentkrav 1. Nämnda ändamål uppnås också genom ett förfarande av i inledningen nämnt slag, vars kännetecknande särdrag framgår av patentkrav 7.

Uppfinningen är avsedd i synnerhet för reglering av en luftkompressor i ett motorfordon och innefattar särskilt en styrenhet för detektering av ett förutbestämt driftstill- stånd hos fordonet samt för styrning av luftkompressorns funktion. Detta driftstillstånd utgörs företrädesvis av ett tillstånd där i princip inget bränsle åtgår för att driva luftkompressorn. Uppfinningen baseras på grundtanken att den innefattar första medel för detektering av en första förutbestämd trycknivå hos nämnda komprimerade luft samt andra medel för detektering av en andra förutbestämd trycknivå hos den komprimerade luften, varvid den andra nivån är högre än den första nivån. Styrenheten och nämnda medel är inrättade att avaktivera luftkompressorn vid driftstillstånd föreligger och vid nämnda första trycknivå när nämnda nämnda andra trycknivå när nämnda driftstillstånd ej föreligger. Detta innebär således att luftkompressorn kommer att drivas upp till nämnda andra trycknivå när nämnda driftstillstånd föreligger samt att luftkompressorn kommer att drivas upp till nämnda första trycknivå när nämnda driftstillstånd inte föreligger.

Med uppfinningen ges en effektiv och enkel reglering av luftkompressorns funktion som medger att denna laddar upp till den högre trycknivån under de driftstillstånd som 10 15 20 25 30 35 567 152 4 råder när fordonets motor i princip inte kräver något bränsle (vilket t.ex. gäller vid körning i nerförsbacke).

Detta ger i sin tur en. minskad bränsleförbrukning' hos motorn.

En fördel med uppfinningen är att detekteringen av trycknivåerna sker oberoende av styrenhetens funktion. På så vis säkerställs aktivering av luftkompressorn till ett visst minimitryck (d.v.s. den.ovannämnda första trycknivån) även om ett fel skulle föreligga hos styrenheten.

Uppfinningen utgör en enkel lösning på problemet att säkerställa ett minsta tillåtet lufttryck i lufttanken, eftersom den utnyttjar två tryckregulatorer, vilka detekterar varsin trycknivå. Dessutom innefattar uppfin- ningen en styrbar ventil med vars hjälp en aktiv luftsignal kan matas till luftkompressorn via någon av de två tryckregulatorerna när luftkompressorn skall avaktiveras.

Ytterligare fördelaktiga utföringsformer av uppfinningen framgår av de efterföljande beroende patentkraven.

FIGURBESKRIVNING: Uppfinningen kommer i det följande att beskrivas närmare med hänvisning till den bifogade figuren, som visar ett schematisk diagram över ett system enligt den föreliggande uppfinningen.

FÖREDRAGEN UTFÖRINGSFORM: I figur l visas i form av ett förenklat blocksschema en anordning enligt den föreliggande uppfinningen..Anordningen är i synnerhet, men inte uteslutande, avsedd att utnyttjas i samband med tyngre lastfordon. Enligt en föredragen utföringsform innefattar den en luftkompressor 1 som på konventionellt vis är anordnad i anslutning till en förbränningsmotor 2, t.ex. i form av en dieselmotor. 10 15 20 25 30 35 5 Luftkompressorn 1 är ansluten till förbränningsmotorn.2 via en mekanisk koppling 3 samt innefattar en tilloppsledning 4 för tillförsel av luft från omgivningen.

Luftkompressorn 1 är inrättad att vid drift av motorn 2 generera komprimerad luft. Detta är i sig förut känt och beskrivs inte i detalj här. Den komprimerade luften matas till en lufttorkare 5 via en ledning 6. Lufttorkaren 5 är inrättad för torkning av den inmatade luften och utgörs av en i sig känd konditioneringsutrustning, eller alternativt en anordning för spritinblandning eller liknande. Den komprimerade och torkade luften matas vidare till en lufttank 7, via en ytterligare ledning 8. Lufttanken 7 är på ett ej närmare visat sätt ansluten till en eller flera luftförbrukare i fordonet. Detta anges schematiskt med en pil 9. Sådana luftförbrukare utgörs exempelvis av fordonets bromssystem, luftfjädring och kopplingsservo.

Via en ytterligare ledning 10 är lufttanken 7 ansluten till två tryckavkännande regulatorer ll respektive 12. Regula- torerna ll, 12 är i sig av förut känt slag, varvid den första regulatorn 11 är inrättad att detektera ett tryck som svarar mot en relativt hög trycknivå pfl i lufttanken 7.

Detta tryck pH, som exempelvis kan vara av storleks- ordningen 12,5 bar, svarar mot en trycknivâ i lufttanken 7 som krävs för att säkerställa tillgång till en stor mängd lagrad tryckluft, vilket behövs exempelvis i samband med manövrering av fordonets flak när fordonet står stilla.

Vidare är den andra regulatorn 12 inrättad att avkänna ett tryck som svarar mot en andra, relativt låg trycknivå pL i lufttanken 7. Detta tryck pL, som exempelvis kan vara av storleksordningen 8,5 bar, svarar mot en minsta trycknivå i lufttanken 7 som krävs för att på ett fullgott sätt säkerställa drift av de luftförbrukare i fordonet som krävs av säkerhetsskäl, t.ex. fordonets bromsar och luftfjädring. 10 15 20 25 30 35 507 152 6 Regulatorerna 11, 12 är anslutna till en styrbar ventil 13 via två ytterligare luftledningar 14 respektive 15.

Ventilen 13 kan ställas i ett av två lägen, varvid den ena av ledningarna 14 eller 15 ansluts till en ytterligare ledning 16 på ventilens 13 utgång. Ventilens 13 funktion kan styras med hjälp av en styrenhet 17 som för detta ändamål är ansluten till ventilen, 13 via. en. elektrisk förbindelse 18. Styrenheten 17 utgörs företrädesvis av fordonets befintliga motorstyrenheten som bl.a. styr bränsleinsprutningen till motorn 1. För detta ändamål är styrenheten 17 ansluten, via en ytterligare elektrisk förbindelse 19, till motorns 2 insprutningsanordning 20.

Till styrenheten 17 finns på konventionellt vis anslutet (vilka symboliskt hänvisningsbeteckningen 21 i figuren) för detektering av ett flertal givare indikeras med olika parametrar avseende fordonets driftstillstånd, t.ex. fordonets hastighet, motorvarvtal, gaspådrag, motor- temperatur etc. På konventionellt sätt är styrenheten 17 inrättad att i beroende av driftstillstånd beräkna bl.a. erforderlig bränslemängd till motorn 2 under drift av denna.

En grundläggande tanke bakom uppfinningen är att luft- alltid måste tillförsäkra att minimitrycket pL föreligger i lufttanken 7 under drift. kompressorn 1 kunna Detta är ett krav vad beträffar säkerheten, eftersom driften av exempelvis fordonets bromsar inte kan säkerställas vid tryck som understiger nämnda minimitryck pL. Vid normal körning med ett visst gaspådrag är därför ventilen 13 inställd så att ledningen 15 som förbinder lågtrycksregulatorn 12 med ventilen 13 är ansluten till luftkompressorn 1, d.v.s. enligt vad som visas i figuren.

I detta driftstillstånd drivs luftkompressorn 1 så att luft matas till tanken 7, men när regulatorn 12 känner av att dess gränstryck pL har uppnåtts kommer den att aktiveras så 10 15 20 25 30 35 7 att en luftsignal matas till luftkompressorn 1. Detta medför att luftkompressorn 1 avaktiveras, d.v.s. upphör att pumpa komprimerad luft med hjälp av motorn 2. Vid vidare körning kommer således luftkompressorn 1 inte längre att drivas för komprimering av luft, vilket medför att motorns 2 bränsleförbrukning också reduceras eftersom den då inte behöver alstra energi för drift av luftkompressorn 1.

Enligt vad som nämnts ovan är luftkompressorn 1 ansluten till en lufttorkare S. Av figuren framgår också att ventilens 13 utloppsledning 16 står i förbindelse med lufttorkaren 5 via en ytterligare ledning 22. När lufttrycket har nått regulatorns 12 gränsvärde pL kommer luft även att matas till lufttorkaren 5, vilket medför att denna fås att "spotta", d.v.s. tömmas på fukt.

Av ovanstående beskrivning framgår att luftkompressorn 1 vid normalkörning alltid drivs så att ett minimitryck pL föreligger i lufttanken 7. Dessutom gäller i enlighet med uppfinningen att luftkompressorn 1 kan drivas så att den genererar det högre lufttrycket pH i lufttanken 7 när vissa förutbestämda driftstillstånd föreligger. Sådana drifts- tillstånd föreligger när fordonets motor 2 inte kräver något bränsle innefattar generellt de situationer som (t.ex. vid körning i nerförsbacke), vilket medför att det inte åtgår något bränsle för att driva luftkompressorn 1.

Vid sådana driftstillstånd kan således, i enlighet med uppfinningen, kompressorn l drivas utan att detta påverkar bränsleförbrukningen negativt.

Enligt utföringsformen kan nämnda driftstillstånd anses föreligga när ett av flera förutbestämda villkor är uppfyllt. Ett första sådant villkor utgörs av att fordonets hastighet v understiger ett visst förutbestämt värde vv Detta kan konstateras av styrenheten 17 med hjälp av en hastighetsgivare 21 som är ansluten till styrenheten 17. 10 15 20 25 30 35 507 152 8 Ett föredraget värde på detta gränsvärde vlär 40 km/h, men andra värden är också tänkbara. Ett andra förutbestämt villkor föreligger när fordonets hastighet v är högre än nämnda gränsvärde v¿ men där ett visst lågt bränslebehov för motorn 2 föreligger. Företrädesvis motsvaras detta låga bränslebehov av att inget bränsle krävs av motorn 2. Även detta tillstånd kan konstateras av styrenheten 17 eftersom denna är inrättad för bestämning av den erforderliga bränslemängden till motorn 2. Ett tillstånd hos fordonet som innebär att detta låga bränslebehov föreligger svarar normalt mot körning i nerförsbacke.

När något av ovanstående villkor är uppfyllt konstaterar således styrenheten 17 att det driftstillstånd vid vilket laddning av luftkompressorn 1 till det högre trycket pH skall tillåtas. Detta medför att styrenheten 17 slår om ventilen 13 så att ledningen 14 som föreligger ett förbinder högtrycksregulatorn 11 med ventilen 13 ansluts till luftkompressorn 1 via ventilens 13 utgångsledning 16.

På så vis kommer luftkompressorn 1 att drivas och mata luft till lufttanken 7 tills den höga trycknivån pH detekteras av högtrycksregulatorn ll. När så sker kommer en högtrycksregulatorn ll att mata en aktiv luftsignal till luftkompressorn 1, som då stängs av i analogi med vad som beskrivits ovan. Själva avaktiveringen av luftkompressorn 1 sker genom att tryckluften som kommer in i kompressorn 1 påverkar en (ej visad) ventilmekanism så att pumpningen av luft avbryts.

De villkor som gäller för drift av luftkompressorn l tills det högre trycket pfl uppnås är utvalda så att en minimal tillföra luftkompressorn 1. Villkoren anses vara uppfyllda vid t.ex. bränsleåtgång sker för att energi till körning i nerförsbackar, där inget bränsle behöver tillföras till motorn 2 och där istället fordonets rörelseenergi tillför energi för drift av luftkompressorn 10 15 20 25 30 35 Det kan noteras att styrenhetens 17 styrning av ventilen 13 respektive aktiveringen av regulatorerna 11, 12 sker helt oberoende av varandra. Detta innebär t.ex. att kompressorn 1 alltid kommer att ladda upp till åtminstone den lägre trycknivån, pL. Detta utgör en säkerhetsmässig fördel, eftersom drift av t.ex. fordonets bromsar således alltid kan säkerställas. Dessutom kommer alltid luftkompressorn 1 att kunna drivas så att luft vid åtminstone den lägre trycknivån pL tillhandahålls i det fall att ett fel uppstår på styrenheten 17, t.ex. om den ställer ventilen 13 i fel läge eller vid konstant körning med gaspådrag.

Enligt den föredragna utföringsformen är styrenheten 17 inrättad på så vis att en viss tidsfördröjning sker innan ventilen 13 kopplas om till det läge som svarar mot den högre trycknivån pH. Detta förhindrar att systemet antar högtrycksläget vid korta perioder där ett mycket lågt bränslebehov till motorn 2 föreligger, vilket t.ex. är fallet vid växlingar. Denna tidsfördröjning är företrädes- vis av storleksordningen 2-5 sekunder. Företrädesvis utnyttjas även en motsvarande tidsfördröjning för omkoppling till ventilens 13 lågtrycksläge.

Vidare är regulatorerna 11, 12 företrädesvis inrättade på så vis att de uppvisar en viss hysteres vid till- och frånslag vid sina respektive trycknivåer pL, gnv Detta innebär att den trycknivå vid vilken tillslag sker är något högre än den trycknivå vid vilken frånslag sker. Detta minskar risken för alltför snabba till- och frånslag, vilket kan leda till en ryckig drift av luftkompressorn 1.

Enligt en alternativ utföringsform kan de båda regulatorerna ll, 12 samt ventilen 13 utgöras av en enda integrerad ventilanordning 23. Denna är i så fall anordnad 10 15 20 25 507 152 10 i anslutning' till lufttanken 7 och är försedd med en utloppsledning 16 till kompressorn 1 och lufttorkaren 5, samt är inrättad att styras av styrenheten 17 via den elektriska anslutningen 18.

I vissa applikationer är det inte nödvändigt att utnyttja en särskild lufttorkaranordning 5. Om en sådan utnyttjas kan den vara av s.k. "line unloader"-typ. Vidare innefattar uppfinningen företrädesvis en backventil 24 som är anordnad på lufttorkaranordningens 5 utgång. Backventilen 24 kan vara separat anordnad längs ledningen 8 (vilket kan vara fallet om en lufttorkare inte utnyttjas) eller ingå som en integrerad del av en lufttorkare.

Uppfinningen är inte begränsad till de angivna utförings- formerna, utan kan varieras inom ramen för de efterföljande patentkraven. Exempelvis kan styrenheten 17 vara en integrerad del av fordonets befintliga motorstyrsystem eller utgöra en separat enhet.

Vidare kan den ovannämnda ventilen 13 utgöras av en elektriskt styrbar ventil, en luftstyrd ventil eller någon annan typ som medger omkoppling mellan olika lägen.

Slutligen gäller att uppfinningen kan utnyttjas i olika typer av fordon, t.ex. lastfordon eller bussar.

Claims (10)

10 15 20 25 30 35 -507 152 ll PATENTKRAV :

1. Anordning för reglering av en luftkompressor (1) i ett motorfordon vars motor (2) är inrättad för drift av luftkompressorn (1), varvid komprimerad luft matas till åtminstone en förbrukare (9), innefattande en styrenhet (17) för detektering av ett förutbestämt driftstillstånd hos fordonet samt för styrning av luftkompressorns (1) funktion,kännetecknad därav,attden innefattar första medel (12) för detektering av en första förutbestämd trycknivå (pL) hos nämnda komprimerade luft, samt andra medel (11) för detektering av en andra förutbestämd trycknivå (pH) hos den komprimerade luften, varvid den andra nivån (pH) är högre än den första nivån (pL) och varvid styrenheten (17) samt nämnda medel (11, 12) är inrättade att avaktivera luftkompressorn (1) vid nämnda andra trycknivå (pH) när nämnda driftstillstånd föreligger första trycknivå (pL) när nämnda och vid nämnda driftstillstånd ej föreligger.

2. Anordning enligt patentkrav 1, k ä n n e t e c k n a d d ä r a v , att styrenheten (17) är ansluten till en ventilanordning (23) innefattande en ventil (13) som är inrättad för nämnda avaktivering, varvid den antar ett första läge då nämnda driftstillstånd föreligger och ett andra läge då nämnda driftstillstånd ej föreligger.

3. Anordning enligt patentkrav 1 eller 2, k ä n n e - t e c k n a d d ä r a v , att nämnda medel (11, 12) utgörs av tryckregulatorer anordnade i anslutning till en till luftkompressorn (1) hörande lufttank (7) och inrättade för 10 15 20 25 30 35 507 152 12 detektering av nämnda första tryck (pL) och nämnda andra trYCk (PH)-

4. Anordning enligt något av föregående patentkrav, k ä n n e t e c k n a d d ä r a v , att styrenheten (17) är ansluten till givare (21) för driftsstatus hos fordonet, nämnda driftstillstånd för bestämning av huruvida föreligger.

5. Anordning enligt något av patentkrav 3 eller 4, k ä n n e t e c k n a d d ä r a v , att nämnda ventil- anordning (23) är inrättad att avaktivera luftkompressorn (1) med hjälp av en luftsignal via respektive tryck- regulator (11, 12).

6. Anordning enligt något av patentkrav 3-5, k ä n n e - t e c k n a d d ä r a v , att nämnda ventil (13) och nämnda regulatorer (11, 12) utgörs av en integrerad ventilanordning (23).

7. Förfarande för reglering av en luftkompressor (l) i ett motorfordon vars motor (2) är inrättad för drift av luftkompressorn (1), innefattande matning av komprimerad luft till åtminstone en förbrukare (9) i fordonet, detektering med hjälp av en styrenhet (17) av huruvida ett förutbestämt driftstillstånd hos fordonet föreligger, samt aktivering respektive avaktivering av kompressorn (1) i beroende av nämnda driftstillstånd, k ä n n e t e c k n a t d ä r a v , att det innefattar: detektering av en första förutbestämd trycknivå (pL) hos nämnda komprimerade luft, detektering av en andra förutbestämd trycknivå (pH) hos nämnda komprimerade luft, varvid den andra nivån (pH) är högre än den första nivån (pL), 10 15 20 _ 507 152 13 avaktivering av luftkompressorn (1) vid nämnda andra nivå (pH) om nämnda driftstillstånd föreligger, samt avaktivering av luftkompressorn (1) vid nämnda första nivå (pL) om nämnda driftstillstånd ej föreligger.

8. Förfarande enligt patentkrav 7, innefattande en mätning av fordonets hastighet (v), k ä n n e t e c k n a t d ä r a \r , att styrenheten (17) indikerar att nämnda driftstillstånd föreligger i det fall nämnda hastighet (V) understiger ett visst gränsvärde (VQ.

9. Förfarande enligt patentkrav 7, innefattande en mätning av fordonets hastighet (v) och en detektering av erforder- lig bränslemängd till motorn (2), k ä n n e t e c k n a t d ä r a \r , att styrenheten (17) indikerar att nämnda driftstillstånd föreligger i det fall nämnda hastighet (v) överstiger ett visst gränsvärde (VQ samt erforderlig bränslemängd understiger en förutbestämd gränsnivå.

10. Förfarande enligt något av patentkrav 7-9, k ä n n e - t e c k n a t avaktiveringen av nämnda luftkompressor (1) sker med en d ä r a v , att aktiveringen och/eller förutbestämd tidsfördröjning.