WO2006039964A1 - Verfahren zur luftmengenregelung bei niveauregelanlagen - Google Patents

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Heike Ilias
Marc Nettelmann
Uwe Folchert
Jörg Grotendorst
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Continental Aktiengesellschaft
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    • B60G2500/20—Spring action or springs
    • B60G2500/205—Air-compressor operation

Definitions

  • the invention relates to a method for regulating the air volume in level control systems according to the preamble of claim 1.
  • Pressure sensors are subject to a certain degree of inaccuracy, which can lead to a reduction in control accuracy.
  • the object of the present invention is to provide a method with which the control accuracy can be improved.
  • this object is achieved in that, after filling the level control system with compressed air, the value output by the pressure sensor is compared with a known pressure value and the deviation of the output pressure value from the known pressure value during processing of the output pressure value is corrected and the corrected pressure value at the time Determination of the pressure difference is used.
  • a development of the invention provides that after completion of the filling of the level control system of the pressure sensor value is calibrated with the pressure value of an external compressed air source, which is used for filling the level control system.
  • an external compressed air source which is used for filling the level control system.
  • the applied air pressure is usually known, so that this value can be used as a reference value for the calibration of the pressure sensor.
  • a comparison of the pressure value provided by the external air pressure source with the signal of the pressure sensor gives the inaccuracy of the pressure sensor, so that this known inaccuracy in the future level control can be compensated.
  • the pressure sensor value is calibrated with the external pressure value after a predetermined period of time. This will ensure that consistent pressure has been achieved throughout the level control system.
  • the ambient pressure is applied to the pressure sensor and the pressure sensor value is adjusted to the ambient pressure.
  • a corresponding valve position it is provided to suspend the pressure sensor of the ambient atmosphere and to match the pressure sensor value determined at ambient pressure with an expected value.
  • the value of the ambient pressure is assumed to be 1 bar absolute pressure, the pressure sensor being subjected to the ambient pressure at regular intervals.
  • a development of the method consists in that the pressure within the level control system is regulated as a relative pressure to the ambient pressure measured by the pressure sensor. By frequently switching the valve, which connects the pressure sensor with the ambient atmosphere, the currently existing ambient pressure is determined promptly.
  • This ambient pressure is assumed to be the reference pressure, so that the pressure to be achieved within the level control system can be determined on the basis of this reference pressure without the absolute ambient pressure having to be determined quantitatively.
  • the figure shows a functional diagram of a level control system with a closed air supply.
  • the air supply system consists essentially of a supply unit 1 with a compressor 2 and an air pressure accumulator 3 and a directional control valve unit 4, which communicates with four mutually parallel Beerfederdämpferussien 5, 6, 7, 8 in connection.
  • a directional control valve unit 4 which communicates with four mutually parallel Luftfederdämpferussien 5, 6, 7, 8 in connection.
  • the supply unit 1 and the directional control valve unit 4 are connected to each other via a connecting line 9.
  • the compressor 2 of the supply unit 1 has a first suction line 10, which is connected via a first 3/2 way valve 11 in the supply unit 1, the connecting line 9 and a 2/2-way valve 12 in the directional control valve unit 4 with the ambient atmosphere.
  • the compressor 2 On the pressure side, the compressor 2 has a first supply line 14, which leads to the compressed air reservoir 3 and in series an air dryer 15, in the direction of the air pressure accumulator 3 opening throttle check valve 16 and a second 3/2-way valve 17 are arranged.
  • the compressor 2 has a second suction line 18 which is connected via the second 2/3 way valve 17 to the air pressure accumulator 3 and in which there is a check valve 19 opening in the direction of the compressor 2.
  • the compressor 2 is further equipped with a second supply line 20, which via the first 3/2-way valve 11 of the supply unit 1 and via the Connecting line 9 to the directional control valve unit 4 and thus to the air spring damper units 5, 6, 7, 8 leads.
  • each of the 2/2-way valve 21, 22, 23, 24 on the one hand via a manifold 25 and via the connecting line 9 with the
  • the 2/2-way valve 12 For filling the air pressure accumulator 3 with air from the atmosphere, the 2/2-way valve 12 is opened in the directional control valve unit 4, and the first 3/2-way valve 11 of the supply unit 1 is in the shown, not energized position in which the suction side of the compressor 2 is connected to the directional control valve unit 4.
  • the second 3/2-way valve 17 has an energized position, not shown, which connects the pressure side of the compressor 2 to the air pressure accumulator 3.
  • the compressor 2 draws air from the ambient atmosphere via the open 2/2-way valve 12 and the suction line 10 and conveys the compressed air through the first supply line 14 and the second 3/2-way valve 17 into the air pressure accumulator 3.
  • the 2/2-way valve 12 of the directional control valve unit 4 in the de-energized blocking position, the corresponding 2/2-way valves 21, 22, 23, 24 in the energized passage position. If a compressed air hose is now connected to the atmosphere side of the 2/2-way valve 12 during the initial filling, the entire level control system with the air pressure accumulator 3, the air spring damper units 5, 6, 7, 8 and the corresponding lines can be filled with compressed air. If the air pressure supplied by the external air pressure source is present in the entire level control system, this known value is compared with the value determined by the pressure sensor 26.
  • the air flow control then takes into account the calibrated or corrected pressure value that is output by the pressure sensor.
  • Pressure sensor value is compared with the setpoint that the air spring damper units 5,
  • Compressor 2 air pumped into the accumulator 3 or drained via the2 / 2-way valve 12.
  • the pressure sensor can be calibrated with the ambient pressure, assuming the value for the ambient pressure lbar.
  • the calibration of the pressure sensor 26 with the ambient pressure also increases the control accuracy since the pressure sensor value can be calibrated at a relatively constant value.
  • the ambient air pressure can be currently determined, so that the pressure to be reached within the level control system can be determined on the basis of the ambient air pressure by setting a differential pressure. If the differential pressure is undershot, the pressure level in the level control system must be increased; if it is exceeded, it can be lowered.

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Luftmengenregelung bei Niveauregelanlagen mit einer geschlossenen Luftversorgungsanlage, bei dem der Druck in einem Druckspeicher (3) oder in Luftfedern (5, 6, 7, 8) über einen Drucksensor (26) gemessen wird. Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren bereitzustellen, mit dem die Regegenauigkeit und Regelgeschwindigkeit verbessert werden kann und bei dem Sensoren (26) mit geringerer Genauigkeit eingesetzt werden können. Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, dass nach der Befüllung der Niveauregelanlage mit Druckluft der von dem Drucksensor (26) ausgegebene Wert mit einem bekannten Druckwert abgeglichen wird.

Description

Verfahren zur Luftmengenregelung bei Niveauregelanlagen
Beschreibung
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Luftmengenregelung bei Niveauregelanlagen gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Aus der EP 1 243 447 A2 ist ein Verfahren zur Luftmengenregelung bei Niveauregelanlagen mit einer geschlossenen Luftversorgungsanlage bekannt, bei dem der Druck in einem Druckspeicher oder in Luftfedern über einen Drucksensor gemessen wird.
Drucksensoren sind mit einer gewissen Ungenauigkeit behaftet, was zu einer Verminderung der Regelgenauigkeit führen kann.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren bereitzustellen, mit dem die Regelgenauigkeit verbessert werden kann.
Erfmdungsgernäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, dass nach der Befüllung der Niveauregelanlage mit Druckluft der von dem Drucksensor ausgegebene Wert mit einem bekannten Druckwert verglichen und die Abweichung des ausgegebenen Druckwertes zu dem bekannten Druckwert bei der Verarbeitung des ausgegeben Druckwertes korrigiert wird und der korrigierte Druckwert bei der Bestimmung der Druckdifferenz verwendet wird. Über die durchgeführte Kalibrierung des Drucksensors werden Ungenauigkeiten der Drucksensoren bzw. der Drucksensorwerte kompensiert, so dass ein kostengünstiger, in der Regel weniger präzise messender Drucksensor eingesetzt werden kann, ohne dass die Regelfünktionalität der Niveauregelanlage eingeschränkt wird.
Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass nach Beendigung der Befüllung der Niveauregelanlage der Drucksensorwert mit dem Druckwert einer externen Druckluftquelle kalibriert wird, die für die Befüllung der Niveauregelanlage eingesetzt wird. Nach der Montage der Niveauregelanlage in einem Fahrzeug und dem Anschluss an die Luftfedern sowie den Druckluftspeicher und den Kompressor, wird im Rahmen einer Erstbefüllung der Niveauregelanlage Druckluft über eine externe Luftdruckquelle, vorzugsweise mittels eines Druckluftschlauches, zugeführt. Der anliegende Luftdruck ist in der Regel bekannt, so dass dieser Wert als Anhaltswert zur Kalibrierung des Drucksensors verwendet werden kann. Ein Vergleich des Druckwertes, der durch die externe Luftdruckquelle bereitgestellt wird, mit dem Signal des Drucksensors ergibt die Ungenauigkeit des Drucksensors, so dass diese bekannte Ungenauigkeit bei der zukünftigen Niveauregelung kompensiert werden kann.
Um die Ungenauigkeit des Drucksensors möglichst präzise zu bestimmen ist weiterhin vorgesehen, dass der Drucksensorwert mit dem externen Druckwert nach Ablauf einer festgelegten Zeitspanne kalibriert wird. Dadurch wird sichergestellt, dass sich überall in der Niveauregelanlage ein einheitlicher Druck eingestellt hat.
In einer alternativen Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass der Drucksensor mit dem Umgebungsdruck beaufschlagt wird und der Drucksensorwert mit dem Umgebungsdruck abgeglichen wird. Durch eine entsprechende Ventilstellung ist es vorgesehen, den Drucksensor der Umgebungsatmosphäre auszusetzen und den bei Umgebungsdruck ermittelten Drucksensorwert mit einem Erwartungswert abzugleichen. Üblicherweise wird als Wert für den Umgebungsdruck 1 bar Absolutdruck angenommen, wobei der Drucksensor in regelmäßigen Abständen mit dem Umgebungsdruck beaufschlagt wird. Eine Weiterbildung des Verfahrens besteht darin, dass der Druck innerhalb der Niveauregelanlage als Relativdruck zu dem von dem Drucksensor gemessenen Umgebungsdruck geregelt wird. Durch häufiges Umschalten des Ventils, das den Drucksensor mit der Umgebungsatmosphäre verbindet, wird der aktuell vorhandene Umgebungsdruck zeitnah ermittelt. Dieser Umgebungsdruck wird als Referenzdruck angenommen, so dass der zu erreichende Druck innerhalb der Niveauregelanlage auf der Basis dieses Referenzdruckes bestimmt werden kann, ohne dass der absolute Umgebungsdruck quantitativ bestimmt werden müsste.
Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der einzigen Figur näher erläutert.
Die Figur zeigt ein Funktionsschaltbild einer Niveauregelanlage mit einer geschlossenen Luftversorgung. Nach dieser Figur besteht die Luftversorgungsanlage im wesentlichen aus einer Versorgungseinheit 1 mit einem Kompressor 2 und einem Luftdruckspeicher 3 und aus einer Wegeventileinheit 4, die mit vier parallel zueinander angeordneten Luftfederdämpfereinheiten 5, 6, 7, 8 in Verbindung steht. Dabei sind üblicherweise zwei Luftfederdämpfereinheiten der Vorderachse und zwei andere Luftfederdämpfereinheiten der Hinterachse des Fahrwerks zugeordnet, vorliegend sind die Luftfederdämpfereinheiten 5, 6 der Vorderachse und die Luftfederdämpfereinheiten 7, 8 der Hinterachse zugeordnet. Die Versorgungseinheit 1 und die Wegeventileinheit 4 sind über eine Verbindungsleitung 9 miteinander verbunden.
Der Kompressor 2 der Versorgungseinheit 1 besitzt eine erste Saugleitung 10, die über ein erstes 3/2 -Wegeventil 11 in der Versorgungseinheit 1, der Verbindungsleitung 9 und über ein 2/2-Wegeventil 12 in der Wegeventileinheit 4 mit der Umgebungsatmosphäre verbunden ist. Dabei befindet sich in der ersten Saugleitung 10 ein in Richtung zum Kompressor 2 öffnendes Rückschlagventil 13. Druckseitig besitzt der Kompressor 2 eine erste Versorgungsleitung 14, die zum Druckluftspeicher 3 führt und in der in Reihe ein Lufttrockner 15, ein in Richtung des Luftdruckspeichers 3 öffnendes Drosselrückschlagventil 16 und ein zweites 3/2-Wegeventil 17 angeordnet sind. Über diese erste Saugleitung 10 und die erste Versorgungsleitung 14 sind auch die Luftfederdämpfereinheit 5, 6, 7, 8 mit dem Luftdruckspeicher 3 verbunden. Der Kompressor 2 besitzt eine zweite Saugleitung 18, die über das zweite 2/3 -Wegeventil 17 mit dem Luftdruckspeicher 3 verbunden ist und in der sich ein in Richtung zum Kompressor 2 öffnendes Rückschlagventil 19 befindet.
Druckseitig ist der Kompressor 2 weiterhin mit einer zweiten Versorgungsleitung 20 ausgestattet, die über das erste 3/2-Wegeventil 11 der Versorgungseinheit 1 und über die Verbindungsleitung 9 zur Wegeventileinheit 4 und damit zu den Luftfederdämpfereinheiten 5, 6, 7, 8 führt.
In der Wegeventileinheit 4 befinden sich neben dem 2/2- Wegeventil 12 für den Anschluss an die Umgebungsatmosphäre vier weitere 2/2-Wegeventileinheiten 21, 22, 23, 24, die parallel zueinander angeordnet sind. Dabei ist jedes der 2/2-Wegeventüe 21, 22, 23, 24 einerseits über eine Sammelleitung 25 und über die Verbindungsleitung 9 mit der
Versorgungseinheit 1 und andererseits jeweils mit einer der Luftfederdämpfereinheiten 5,
6, 7, 8 verbunden. In der Sammelleitung 25 der Wegeventileinheit 4 befindet sich ein Drucksensor 26.
Zur Befüllung des Luftdruckspeichers 3 mit Luft aus der Atmosphäre ist das 2/2- Wegeventil 12 in der Wegeventileinheit 4 geöffnet, und das erste 3/2- Wegeventil 11 der Versorgungseinheit 1 befindet sich in der gezeigten, nicht bestromten Stellung, in der die Saugseite des Kompressors 2 mit der Wegeventileinheit 4 verbunden ist. Das zweite 3/2- Wegeventü 17 hat eine nicht gezeigte, bestromte Stellung inne, die die Druckseite des Kompressors 2 mit dem Luftdruckspeicher 3 verbindet. Der Kompressor 2 saugt über das geöffnete 2/2- Wegeventil 12 und die Saugleitung 10 Luft aus der Umgebungsatmosphäre an und befördert die verdichtete Luft durch die erste Versorgungsleitung 14 und das zweite 3/2- Wegeventil 17 in den Luftdruckspeicher 3.
Zur Befüllung der Luftfederdämpfereinheit 5, 6, 7, 8 mit getrockneter Luft aus dem Luftdruckspeicher 3 befinden sich das zweite 3/2- Wegeventil 17 in der unbestromten Stellung und das erste 3/2-Wegeventil 11 in der bestromten Stellung. Dadurch besteht über das zweite 3/2-Wegeventil 17, dem Kompressor 2 und das erste 3/2- Wegeventil 11 eine Verbindung zwischen dem Luftdruckspeicher 3 und den Luftfederdämpfereinheiten 5, 6, 7, 8.
Dabei befinden sich das 2/2-Wegeventil 12 der Wegeventileinheit 4 in der unbestromten Sperrstellung, die entsprechenden 2/2-Wegeventile 21, 22, 23, 24 in der bestromten Durchlassstellung. Wird nun bei der Erstbefüllung ein Druckluftschlauch auf der Atmosphärenseite des 2/2- Wegeventils 12 angeschlossen, kann die gesamte Niveauregelanlage mit dem Luftdruckspeicher 3, den Luftfederdämpfereinheiten 5, 6, 7, 8 und den entsprechenden Leitungen mit Druckluft befüllt werden. Liegt in der gesamten Niveauregelanlage der von der externen Luftdruckquelle zugeführte Luftdruck an, wird dieser bekannte Wert mit dem Wert verglichen, der durch den Drucksensor 26 ermittelt wird. Bei dieser sogenannten Bandinitialisierung, die am Ende der Montage des Fahrwerks bei einem Fahrzeug stattfindet, liegt in der Regel ein konstanter Druck an, der sich in der gesamten Niveauregelanlage nach der vollständigen Druckspeicherbefüllung und dem Ablauf einer bestimmten Zeitspanne einstellt. Ein Vergleich des Druckwertes der externen Luftdruckquelle mit dem Signal des Drucksensors 26 ergibt die Ungenauigkeit der Messung des Drucksensors 26, die im weiteren Betrieb berücksichtig werden kann.
Die Luftmengenregelung erfolgt dann unter Berücksichtigung des kalibrierten oder korrigierten Druckwertes, der von dem Drucksensor ausgegeben wird. Der kalibrierte
Drucksensorwert wird mit dem Sollwert verglichen, den die Luftfederdämpfereinheiten 5,
6, 7, 8 oder der Druckspeicher 3 aufweisen sollen. Ist die Differenz zwischen dem Sollwert und dem gemessenen, kalibrierten Drucksensorwert zu groß, wird entweder über den
Kompressor 2 Luft in den Druckspeicher 3 gepumpt oder über das2/2-Wegeventil 12 abgelassen.
Alternativ dazu ist es vorgesehen, dass während des Betriebes des Fahrzeuges die 2/2- Wegeventile 21, 22, 23, 24 der Luftfederdämpfereinheiten 5, 6, 7, 8 sowie das 3/2- Wegevenil 11 geschlossen werden.
Somit besteht bei geöffnetem 2/2-Wegeventü 12 eine Verbindung über die Sammelleitung 25 zwischen der Umgebungsatmosphäre und dem Drucksensor 26. Dieser kann dann den Umgebungsluftdruck detektieren, der als Referenzgröße für den einzustellenden Druck innerhalb der Niveauregelanlage dienen kann. In dem Regelalgorithmus wird dann der Umgebungsdruck als Referenzgröße festgelegt und der Druck in dem Druckspeicher 3 und den Luftfederdämpfereinheiten 5, 6, 7, 8 als Differenzdruck zu dem Umgebungsdruck bestimmt. Wird beispielsweise der Druck in dem Druckspeicher 3 auf lbar über dem Umgebungsdruck festgelegt, stellt der Drucksensor 26 den Umgebungsdruck und den aktuellen Druck in dem Druckspeicher 3 fest. Weicht der Differenzdruck von dem gemessenen Wert ab, wird eine Korrektur veranlasst, indem Druckluft über den Kompressor 2 zugeführt oder aus dem 2/2-Wegeventil 12 abgelassen wird. Es ist dadurch lediglich eine Differenzdruckbestimmung notwendig, die Bestimmung absoluter Drücke muss nicht mehr vorgenommen werden.
Alternativ dazu kann der Drucksensor mit dem Umgebungsdruck kalibriert werden, wobei als Wert für den Umgebungsdruck lbar angenommen wird. Die Kalibrierung des Drucksensors 26 mit dem Umgebungsdruck erhöht ebenfalls die Regelgenauigkeit, da der Drucksensorwert mit einem relativ konstanten Wert kalibriert werden kann. Durch häufiges Umschalten des 2/2- Wegeventils 12 kann der Umgebungsluftdruck aktuell bestimmt werden, so dass der zu erreichende Druck innerhalb der Niveauregelanlage auf der Grundlage des Umgebungsluftdruckes bestimmt werden kann, indem ein Differenzdruck festgelegt wird. Wird der Differenzdruck unterschritten, muß das Druckniveau in der Niveauregelanlage erhöht werden, wird es überschritten, kann es abgesenkt werden.
Als Ergänzung ist ein Abgleich mit einem Messinstrument als Referenzwertgeber möglich. Mit dem kalibrierten Drucksensor 26 wird die Regelungenauigkeit auf ein Minimum reduziert und die Effizienz einer Niveauregelanlage eines Fahrzeuges, insbesondere mit geschlossener Luftversorgung, wird deutlich gesteigert.

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zur Luftmengenregelung bei pneumatischen Niveauregelanlagen, bei dem der Druck in einem Druckspeicher oder in Luftfedern über einen Drucksensor gemessen wird und bei einer Differenz des gemessenen Druckes zu einem Soll- Druck die Druckdifferenz ausgeglichen wird , dadurch gekennzeichnet, dass nach der Befüllung der Niveauregelanlage mit Druckluft der von dem Drucksensor (26) ausgegebene Wert mit einem bekannten Druckwert verglichen und die Abweichung des ausgegebenen Druckwertes zu dem bekannten Druckwert bei der Verarbeitung des ausgegeben Druckwertes korrigiert wird und der korrigierte Druckwert bei der Bestimmung der Druckdifferenz verwendet wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass nach Beendigung der
Befüllung der Niveauregelanlage über eine externe Luftdruckquelle der Drucksensorwert mit dem Druckwert der externen Luftdruckquelle kalibriert wird.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Drucksensorwert mit dem Druckwert der externen Luftdruckquelle nach Ablauf einer festgelegten
Zeitspanne nach Beendigung der Befüllung kalibriert wird.
4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Drucksensor mit dem Umgebungsdruck beaufschlagt wird und der Drucksensorwert mit dem Umgebungsdruck kalibriert wird.
5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Drucksensor (26) in regelmäßigen Abständen mit dem Umgebungsdruck beaufschlagt wird.
6. Verfahren nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass als Wert für den Umgebungsdruck lbar Absolutdruck angenommen wird. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Druck innerhalb der Niveauregelanlage als Relativdruck zu dem von dem Drucksensor (26) gemessenen Umgebungsdruck geregelt wird.
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