WO2019115045A1 - Druckluft-system für ein nutzfahrzeug und verfahren zum betreiben eines druckluft-systems - Google Patents

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WO2019115045A1
WO2019115045A1 PCT/EP2018/076723 EP2018076723W WO2019115045A1 WO 2019115045 A1 WO2019115045 A1 WO 2019115045A1 EP 2018076723 W EP2018076723 W EP 2018076723W WO 2019115045 A1 WO2019115045 A1 WO 2019115045A1
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WO
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compressed air
mode
compressor
delivery
compressed
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PCT/EP2018/076723
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Inventor
Stefan Brinkmann
Dirk HILLBRING
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Wabco Gmbh
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F15—FLUID-PRESSURE ACTUATORS; HYDRAULICS OR PNEUMATICS IN GENERAL
    • F15B—SYSTEMS ACTING BY MEANS OF FLUIDS IN GENERAL; FLUID-PRESSURE ACTUATORS, e.g. SERVOMOTORS; DETAILS OF FLUID-PRESSURE SYSTEMS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F15B21/00—Common features of fluid actuator systems; Fluid-pressure actuator systems or details thereof, not covered by any other group of this subclass
    • F15B21/04—Special measures taken in connection with the properties of the fluid
    • F15B21/048—Arrangements for compressed air preparation, e.g. comprising air driers, air condensers, filters, lubricators or pressure regulators
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D53/00—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
    • B01D53/26—Drying gases or vapours
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60T—VEHICLE BRAKE CONTROL SYSTEMS OR PARTS THEREOF; BRAKE CONTROL SYSTEMS OR PARTS THEREOF, IN GENERAL; ARRANGEMENT OF BRAKING ELEMENTS ON VEHICLES IN GENERAL; PORTABLE DEVICES FOR PREVENTING UNWANTED MOVEMENT OF VEHICLES; VEHICLE MODIFICATIONS TO FACILITATE COOLING OF BRAKES
    • B60T17/00—Component parts, details, or accessories of power brake systems not covered by groups B60T8/00, B60T13/00 or B60T15/00, or presenting other characteristic features
    • B60T17/002—Air treatment devices
    • B60T17/004—Draining and drying devices
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F15—FLUID-PRESSURE ACTUATORS; HYDRAULICS OR PNEUMATICS IN GENERAL
    • F15B—SYSTEMS ACTING BY MEANS OF FLUIDS IN GENERAL; FLUID-PRESSURE ACTUATORS, e.g. SERVOMOTORS; DETAILS OF FLUID-PRESSURE SYSTEMS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F15B21/00—Common features of fluid actuator systems; Fluid-pressure actuator systems or details thereof, not covered by any other group of this subclass
    • F15B21/04—Special measures taken in connection with the properties of the fluid
    • F15B21/047—Preventing foaming, churning or cavitation

Definitions

  • the invention relates to a compressed air system for a commercial vehicle and a method for operating a compressed air system.
  • Compressed air preparation systems in commercial vehicle compressed air systems are used for drying and cleaning the compressed air conveyed by a compressor.
  • the compressed air preparation system can be switched into a delivery mode, in which compressed air from the compressor via a compressed air inlet of the compressed air treatment plant, a recorded in the compressed air treatment plant air dryer, z. B. with a replaceable dryer cartridge, and a compressed-air outlet is conveyed to the at least one consumer cher.
  • a delivery mode in which compressed air from the compressor via a compressed air inlet of the compressed air treatment plant, a recorded in the compressed air treatment plant air dryer, z. B. with a replaceable dryer cartridge, and a compressed-air outlet is conveyed to the at least one consumer cher.
  • the compressed air treatment system can generally be switched into a rest mode or OFF mode, for which the compressor is switched off by means of a control signal and no longer promotes or only minimally in idling.
  • the regeneration or dehumidification of the air dryer is generally carried out in a regeneration mode in which previously conveyed compressed air, e.g. stored in a container, back through the compressed air outlet of the compressed air treatment plant and a regeneration path and through the air dryer to a vent outlet is passed.
  • previously conveyed compressed air e.g. stored in a container
  • the regeneration path is locked in conveyor mode and is enabled for regeneration.
  • solenoid valves or solenoid valves generally as electropneumatic 2/2 or 2/3-way valves, provided, which are controlled by an electronic control device according to electrical control signals.
  • compressed air treatment plants are known in which a so-called cold-mode is set when a sufficiently low outside temperature is measured.
  • DE 10 2010 024 893 A1 describes a compressed air treatment plant with such a cold-mode, which serves to blow off any moisture remaining in the air dryer via the venting outlet.
  • the air dryers generally have a tumbler cartridge or dryer cartridge with a dryer granulate which is accommodated on a valve housing and can be replaced regularly since its ability to absorb dirt accumulates in the long term.
  • the emulsion formation can also take place quite quickly in the case of new T rockner cartridges, the emulsion thus formed also continuing to be present, for example. In the cart It can lead to damage of the drying agent up to clogging (at temperatures below 0 ° and possible ice formation).
  • the invention is therefore an object of the invention to provide a compressed air system for a commercial vehicle and a method for controlling the compressed air system, which allow safe operation with little impairment by emulsion formation.
  • the compressed air system according to the invention can be controlled in particular by the method according to the invention; the inventive method is used in particular for controlling a compressed air system according to the invention.
  • the compressor can in this case be driven directly by a motor shaft of the vehicle engine; but it can e.g. also be an electric compressor, which is thus electrically driven.
  • Such an electric compressor may e.g. be controlled via an in-vehicle data system such as a CAN bus.
  • the invention is based on the idea to limit or prevent the formation of emulsions by an anti-emulsion mode; In particular, emulsions formed at times should be reduced again, the anti-emulsion mode serving for temporary heating of the compressed air treatment plant.
  • compressed air is conveyed from the compressor to the compressed air treatment plant and discharged through the venting outlet. ben.
  • the conveyed compressed air is due to the adiabatic compression in the compressor generally with a high temperature of z. B. 100 to 120 ° C delivered to the compressed air treatment plant.
  • the supplied compressed air heats up the air treatment plant, in particular the accumulated emulsion in the components of the air dryer.
  • the air dryer in interaction with e.g. A cooling coil has the function of reducing the dew point of the air delivered to the system through condensation and adsorption.
  • the invention preferably adheres to this strategy in principle, to preserve the air dryer target.
  • the compressor is preferably activated in order to cause the degradation of the unwanted solid "mayonnaise-like" constituent primarily by increasing the temperature.
  • Such an anti-emulsion mode is significantly more effective than the pure regeneration mode, in which previously conveyed compressed air is passed through the regeneration path with a throttle through the air dryer.
  • the volume flows of such a regeneration mode are correspondingly low, wherein at the throttle also a relaxation and thus cooling occurs.
  • the anti-emulsion mode thus does not serve for regular regeneration or dehumidification of the air dryer, such regeneration modes or regeneration phases are provided in usually intermittent to delivery phases.
  • the anti-emulsion operation rather serves for targeted, intermittent or preferably periodic heating.
  • data of previous conveyor modes are preferably recorded and stored as conveyor data.
  • these delivery data may be delivery times or delivery volumes of the compressor; for determining the delivery volumes may, for.
  • the speed of the motor shaft driving the compressor can be recorded as the engine speed via the vehicle-internal data bus by the electronic control device of the compressed-air processing system, and the delivery rates determined in this way can be multiplied by the delivery times.
  • the anti-emulsion mode can thus be switched intermittently or periodically as a function of the delivery times or delivery volumes, if there is not an increased demand for delivery and thus a preferential selection of a currently required delivery mode.
  • the life of the air dryer or a T rockner cartridge used can be significantly increased. Clogging by an emulsion can be effectively prevented.
  • the anti-emulsion mode although in principle occurs an increased energy demand;
  • the emulsion reduces the permeability of the air dryer, more effective delivery modes and regeneration modes can be set, which also reduce energy consumption.
  • a further advantage is that the anti-emulsion mode can be set without relevant hardware overhead; so can in a compressed air treatment plant with z.
  • the ratios of delivery volumes in the delivery modes and the anti-emulsion delivery volumes may be e.g. In the range of about 5: 1 to 20: 1, e.g.
  • the anti-emulsion mode is preferably switched less frequently than the regeneration mode.
  • compressor soreinschaltdauer compressor activation in relation to the operating time
  • compressor activation in relation to the operating time can be carried out depending on the heat input by the consumer advantageously in order to avoid unnecessary additional activation with sufficient heat input through consumption scenarios.
  • compressed air is also returned in accordance with a regeneration mode, i. from at least one consumer via the compressed air outlet and the regeneration path through the air dryer.
  • a regeneration mode i. from at least one consumer via the compressed air outlet and the regeneration path through the air dryer.
  • the compressed air conveyed by the compressor and discharged to the compressed air inlet is advantageously output via a venting shut-off valve to the venting outlet; This is done in particular without passing through the compressed air through the air dryer.
  • a higher air flow can be achieved than z.
  • the valve housing of the compressed air treatment plant and thereby also the recorded T rocker cartridge can be effectively baked.
  • the valve device of the compressed air treatment system can be designed differently; In this case, in particular exactly two solenoid valves, for. B. electropneumatic 3/2-way valves can be provided. Thus, exactly two electrical control signals are sufficient to control the two solenoid valves. As a result, the advantage of a low-cost construction is achieved by a small number of solenoid valves. Due to the two electrical control signals, the four operating modes can each be precisely set.
  • Such a valve device preferably with a common metallic valve housing, can be effectively annealed and blown out by the conveyed compressed air.
  • the electronic control device of the compressed air treatment system is advantageously designed with an internal or external data memory for storing the conveying data of existing conveying modes, which generally means no significant additional effort.
  • the anti-emulsion mode is set independently of the measurement of an outside temperature, that is, it is already different from a gold mode hereby.
  • z. B. a cold mode is not set depending on conveyor data.
  • FIG. 1 is a circuit diagram of a compressed air system with a compressed air treatment plant, according to an embodiment of the invention.
  • FIG 2 shows an electropneumatic circuit diagram of the compressed air treatment plant with the electric valve control, according to an embodiment of the invention
  • FIG. 3 shows a flow chart of a method according to an embodiment of the invention.
  • a compressed air system 1 according to FIGS. 1, 2 comprises a compressed air treatment plant 2, e.g. oil-lubricated compressor 3 and at least one compressed air consumer 4, z. B. with a multi-circuit protection valve and several consumer circuits 6a, 6b, 6c.
  • the compressed air system 1 is for use in a commercial vehicle, for. B. a truck provided; the compressor 3 is generally provided directly on a motor shaft 7 of the internal combustion engine; However, it is also the use of a compressor 3 in z. B. a vehicle with electric drive possible.
  • the compressed air treatment plant 2 has an air dryer 12, z. B. as a dryer cartridge with a filter, a valve device 9, the after different embodiments may be formed and shown in FIG 2 at play, and an electronic control device (ECU) 10 on.
  • the compressed air preparation system 2 further comprises a compressed air inlet 8a (input port), a compressed air outlet 8b for connecting the compressed air consumer 4, a pneumatic control output 8c and a vent outlet 8d, z. B. for connecting a silencer.
  • the muffler can also be integrated in the compressed air treatment plant 2 accordingly.
  • the compressed air treatment plant 2 can be operated in various operating modes or operating states:
  • a delivery mode (onload mode) I the compressor 3 is switched on and delivers compressed air 13 to the compressed air inlet 8a; the conveyed compressed air 13 is dried and cleaned in the air dryer 12 and output via the compressed air outlet 8b to the at least one compressed air consumer 4.
  • a quiescent mode (offload mode) II the compressor 3 is switched off and thus delivers no or no appreciable compressed air 13 through the compressed air treatment plant 2.
  • the compressor 3 can generally be completely switched off; in the case of a compressor 3 with idling, if appropriate, a small flow of compressed air 13 can be formed.
  • a regeneration mode (purge mode) III previously funded by the compressed air treatment plant 2 compressed air 13, which in the at least one compressed air consumer 4, z. B. a supply line (gallery) or a dedicated compressed air storage 11 is stored, back via the compressed air outlet 8b through the compressed air treatment plant. 2 directed and output from the vent outlet 8d to dry the air dryer 12 and the T rockner cartridge and thus to regenerate.
  • the compressor 3 is turned on and thus promotes compressed air 13 to the compressed air inlet 8a, which is output from the compressed air treatment system 2 via the vent outlet 8d again. Furthermore, advantageously compressed air 13 from the compressed air consumers 4 z. B. in turn from a compressed air reservoir 11, passed through the compressed air outlet 8b to the compressed air treatment plant 2 and output via the vent outlet 8d.
  • valve device 9 has an output check valve 14, which is connected upstream of the compressed air outlet 8b and only permits a conveyance of the compressed air 13 from the air dryer 12 to the compressed air outlet 8b, but not a return.
  • solenoid valves solenoid valves or electro-pneumatic valves
  • the electronic control device 10 outputs a first electrical control signal S1 to the compressor control valve 18 and a second electrical control signal S2 to the regeneration valve 16 to switch the various operating modes.
  • the two solenoid valves 16, 18 are designed as 3/2 valves;
  • the control signals S1 and S2 can be transmitted by separate lines; but they can also be transmitted via an in-vehicle data system such as the CAN bus.
  • the two solenoid valves 16, 18 are directly to the compressed air outlet 8b, d. H. thus also connected to the compressed air consumer 4 with the compressed air reservoir 11.
  • a regeneration path 20 having a restrictor (cross-sectional constriction) 21 and a regeneration check valve 22, the regeneration path 20 being connected to a T rockner outlet 12b of the air dryer 12.
  • the dryer inlet 12a which is generally also connected directly to or formed as the compressed air inlet 8a, is connected to the vent outlet 8d via a bleed-off valve 24.
  • the vent check valve 24 is advantageously blocking in its unactuated basic position; It is preferably designed as a pneumatically actuated 2/2 shut-off valve.
  • the pneumatic control input 24a of the venting shut-off valve 24 is connected to the regeneration path 20, i. H. connected to an outlet of the regeneration valve 16, so that when the regeneration valve 16 is open, a regeneration air flow via the opened regeneration valve 16, the regeneration path 20, the air dryer 12 and the opened vent check valve 24 to the venting Output 8d is formed.
  • the breather-blocking valve 24 blocks, so that the conveyed air flow is not reduced thereby.
  • the compressor 3 has a pneumatic control input 3a (compressor unloader), to which a pneumatic control line 25 is connected. At unpressurized pneumatic control input 3a, the compressor 3 delivers compressed air 13 to the compressed air inlet 8a.
  • the Compressor control valve 18 via the first electrical control signal S1 is adjusted to its open position in which it puts the compressed air outlet 8b to the pneumatic control line 25 and - if sufficient pressure at the compressed air outlet 8b is applied - thereby the compressor 3 turns off.
  • the compressed air treatment plant 1 can thus be operated in the following operating modes:
  • the regeneration path 20 is not ventilated in this case, so that the venting shut-off valve 24 continues to be blocked.
  • the valve device 9 has a valve housing 9a, in particular a metallic housing or cast housing, which enables a thermal coupling.
  • compressed air 13 is guided in the valve housing 9a.
  • the compressed air 13 is heated by the adiabatic compression to z. B. 100 to 120 ° C and thus heats the valve housing 9a and thus also the air dryer 12, which may be advantageously mounted outside of the valve housing 9a, from.
  • the regeneration air guided through the regeneration path 20 also leads to a further drying of the air dryer 12, so that in the anti-emulsion mode IV a heating and drying of the entire compressed air treatment plant 2 takes place.
  • the electronic control device 10 In anti-emulsion mode IV, the electronic control device 10 counts or registers the conveyor modes I, ie collects conveyor data 30 of the conveyor modes I, for example in an internal or external data memory 28.
  • the electronic control device 10 can be on one conveyor times zäh- len, ie the duration of the delivery modes I.
  • the electronic control device 10 registers the delivery volumes of the conveyed compressed air 13, the z. B. depending on the speed of the motor shaft 7. So the delivery volumes can be determined as the product of the speed of the motor shaft 7 proportional flow rate (flow rate) and the delivery time.
  • the electronic control device 10 then initiates the anti-emulsion mode IV by outputting the electrical control signals S1, S2. So z. For example, at an average delivery volume flow, ie average speed of the motor shaft 7, a time unit of the anti-emulsion mode IV takes place over ten delivery times in the delivery mode.
  • the electronic control device 10 may, for. B. include all previous delivery modes and initiate the anti-emulsion mode IV depending on the thus determined funding data 30. Furthermore, only over a previous period, for. As a day, made such a determination.
  • the conveying mode I can by the conveyed compressed air 13 and the moisture stored in the air dryer 12 together with z.
  • oil components or lubricant components which were mitge aidt with the compressed air 13
  • an emulsion can be formed, which in principle can lead to a blockage of the air dryer 12 and the dryer cartridge, but also the valve means 9.
  • the anti-emulsion mode IV effective heating of the compressed air treatment plant 2 takes place with simultaneous drying, whereby this heating takes place depending on the prev carried out. It turns out that this can effectively reverse the formation of emulsions.
  • the valve device 9 can also be designed as an alternative to the embodiment of FIG. It is relevant here that the various operating modes can be formed by the electrical control signals S1, S2. So z. B. two other solenoid valves or other connections of the solenoid valves are selected, wherein z. B. the regeneration path 20 and the pneumatic control line 25 of the compressor 3 can be connected to a common solenoid valve. Furthermore, z. B. another regeneration path parallel to that of the regeneration path 20 of Figure 2 emanating from the compressor drive valve 18. Furthermore, an additional pneumatic 2/2-lock valve may be provided in the regeneration path 20, which controls the pneumatic control inlet or the output of the compressor control valve 18.
  • step St1 the electronic control device 10 decides to set one of the following three operating modes:
  • the electronic control device 10 collects delivery data 30, e.g. B. as delivery times of the compressor 3, and / or delivery volumes from the delivery times and used speeds of the motor shaft 7, possibly with the inclusion of other data such. B. a stored pressure in the compressed air reservoir 11, against which the compressor 3 operates,
  • step St2 one or more conveyor modes I are set and from the electronic control device 10, the delivery data 30 in z. B. stored in the memory device 28.
  • step St3 upon reaching a decision criterion K, z. B. on reaching a limit delivery volume or a limit delivery time corresponding to the branch y in step St4 subsequently set an anti-emulsion mode IV, z. B. over a predetermined time.
  • step St3 If the decision criterion K is not met in step St3, the method according to branch n is reset directly before step St1. Otherwise, the method is reset after step St4 before step St1, so that the control device 10 in turn selects the respectively current operating mode I, II or III.
  • the compressed air treatment system 2 then preferably has no electropneumatic compressor control valve 18.
  • the second electrical control signal S2 can be used in such electrical systems as in the manner described for the control, ie in particular for controlling the electropneumatic regeneration valve 16.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Druckluft-System (1) eines Nutzfahrzeugs und ein Verfahren zu dessen Steuerung. Hierbei werden elektropneumatischen Ventile (16, 18) mit mindestens einem ersten elektrischen Steuersignal (S1) und einem zweiten elektrischen Steuersignal (S2) angesteuert und die Druckluftaufbereitungsanlage (2) durch die elektrischen Steuersignale (S1, S2) in folgende Betriebsmodi eingestellt: einen Förder-Modus (I) zur Aufnahme von Druckluft (13) des Kompressors (3) über den Drucklufteingang (8a) durch den Lufttrockner (12) zu dem Druckluftausgang (8b), einen Ruhe-Modus (II) zur Ausgabe eines pneumatischen Steuersignals über den pneumatischen Steuerausgang (8c) zum Ausschalten des Kompressors (3), einen Regenerations-Modus (3) zur Einleitung eines Regenerations-Luftstroms von dem Druckluftausgang (8b) durch den Lufttrockner (12) zu dem Entlüftungs-Ausgang (8d) und Ausgabe des pneumatischen Steuersignals über den pneumatischen Steuerausgang (8c) zum Ausschalten des Kompressors (3). Zur Vermeidung und Beseitigung von Emulsionen in der Druckluftaufbereitungsanlage (2) ist vorgesehen, dass während des Förder-Modus (I) Förderdaten (30) ermittelt werden und die Druckluftaufbereitungsanlage (2) in Abhängigkeit der Förderdaten (30) in einen Anti-Emulsions-Modus (IV) einzustellen zur Aufnahme von Druckluft (13) des Kompressors (3) an dem Drucklufteingang (8a) und Ausgabe an den Entlüftungs-Ausgang (8d), ohne Ausgabe des pneumatischen Steuersignals über den pneumatischen Steuerausgang (8c), insbesondere auch unabhängig von einer Außentemperatur.

Description

Druckluft-System für ein Nutzfahrzeug und Verfahren zum Betreiben ei- nes Druckluft-Systems
Die Erfindung betrifft ein Druckluft-System für ein Nutzfahrzeug und ein Verfahren zum Betreiben eines Druckluft-Systems.
Druckluftaufbereitungsanlagen in Druckluft-Systemen von Nutzfahrzeu- gen dienen zur Trocknung und Reinigung der von einem Kompressor geför- derten Druckluft.
Die Druckluftaufbereitungsanlage ist in einen Förder-Modus schaltbar, in dem Druckluft von dem Kompressor über einen Drucklufteingang der Druckluftaufbereitungsanlage, einen in der Druckluftaufbereitungsanlage aufgenommenen Lufttrockner, z. B. mit einer auswechselbaren Trockner- Kartusche, und einen Druckluftausgang zu dem mindestens einen Verbrau- cher gefördert wird. Wenn genügend Druckluft gefördert worden ist, kann die Druckluftaufbereitungsanlage im Allgemeinen in einen Ruhe-Modus oder OFF-Modus geschaltet werden, wozu der Kompressor mittels eines Steuer- signals ausgeschaltet wird und nicht mehr oder nur noch in einem Leerlauf minimal fördert.
Die Regeneration bzw. Entfeuchtung des Lufttrockners erfolgt im Allge meinen in einem Regenerations-Modus, in dem zuvor geförderte Druckluft, die z.B. in einem Behälter gespeichert ist, zurück über den Druckluftausgang der Druckluftaufbereitungsanlage und einen Regenerationspfad sowie durch den Lufttrockner zu einem Entlüftungs-Ausgang geleitet wird.
Der Regenerationspfad ist im Förder-Modus gesperrt und wird zur Re- generation freigeschaltet. Zur Einstellung der verschiedenen Betriebsmodi sind Magnetventile bzw. Solenoid-Ventile, im Allgemeinen als elektropneu- matische 2/2 oder 2/3-Wegeventile, vorgesehen, die von einer elektronischen Steuereinrichtung entsprechend mit elektrischen Steuersignalen angesteuert werden.
Weiterhin sind Druckluftaufbereitungsanlagen bekannt, bei denen ein so genannter Cold-mode eingestellt wird, wenn eine hinreichend niedrige Au- ßentemperatur gemessen wird. Die DE 10 2010 024 893 A1 beschreibt eine Druckluftaufbereitungsanlage mit einem derartigen Cold-mode, der dazu dient, in dem Lufttrockner verbliebene Feuchtigkeit über den Entlüftungs- Ausgang auszublasen.
Es zeigt sich, dass der Regenerations-Modus zwar im Allgemeinen zur Verringerung des Feuchtigkeitsgrades des Trocknergranulats ausreichend ist; bei längerer Betriebszeit können jedoch über den Druckluftkompressor bestimmte Zusatzstoffe, im Allgemeinen Schmiermittel, zugeführt werden, die im Trocknergranulat aufgenommen werden und mit der zusätzlich zugeführ- ten Feuchtigkeit, der mechanischen Bearbeitung durch den Luftstrom und den Temperaturänderungen zu einer Emulsionsbildung führen. Hierbei wird eine Emulsion aus Wasser und z. B. als kleine Tröpfchen oder kleine Partikel zugeführten Schmierstoffen gebildet, die eine cremige,„Mayonnaise-artige“ Konsistenz ausbildet und zu einem Verstopfen und zur Unbrauchbarkeit des Lufttrockners führen kann. Die Entstehung wird Vorrang ing bei Systemen mit geringer Einschaltdauer des Kompressor beobachtet.
Die Lufttrockner weisen im Allgemeinen eine T rockner-Kartusche bzw. Trockner-Patrone mit einem Trockner-Granulat auf, die auf einem Ventilge- häuse aufgenommen ist und regelmäßig ersetzt werden kann, da ihre Auf- nahmefähigkeit durch Verschmutzungen langfristig leidet. Die Emulsionsbil- dung kann jedoch auch bei neuen T rockner-Kartuschen recht schnell erfol- gen, wobei die so gebildete Emulsion auch weiterhin z. B. in das Kar- tuschengehäuse eindringen kann, wobei es zu einer Schädigung des Tro- ckenmittels bis hin zu einem Verstopfen (bei Temperaturen unter 0° und möglicher Eisbildung) führen kann.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Druckluft-System für ein Nutzfahrzeug und ein Verfahren zum Steuern des Druckluft-Systems zu schaffen, die einen sicheren Betrieb mit geringer Beeinträchtigung durch Emulsionsbildung ermöglichen.
Diese Aufgabe wird durch ein Druckluft-System für ein Nutzfahrzeug und ein Verfahren zum Steuern eines derartigen Druckluft-Systems für ein Nutzfahrzeug nach den unabhängigen Ansprüchen gelöst. Die Unteransprü- che beschreiben bevorzugte Weiterbildungen.
Das erfindungsgemäße Druckluft-System kann insbesondere mit dem erfindungsgemäßen Verfahren gesteuert werden; das erfindungsgemäße Verfahren dient insbesondere zum Steuern eines erfindungsgemäßen Druck- luft-Systems.
Der Kompressor kann hierbei zum einen direkt von einer Motorwelle des Fahrzeugmotors angetrieben werden; es kann aber z.B. auch ein elektri- scher Kompressor sein, der somit elektrisch angetrieben wird. Ein derartiger elektrischer Kompressor kann z.B. über ein fahrzeuginternes Datensystem wie einen CAN-Bus angesteuert werden.
Der Erfindung liegt der Gedanke zugrunde, die Emulsionsbildung durch einen Anti-Emulsions-Modus zu begrenzen oder zu verhindern; insbesondere sollen zeitweise gebildete Emulsionen wieder verringert werden, wobei der Anti-Emulsions-Modus zum zeitweisen Aufheizen der Druckluftaufberei- tungsanlage dient. Hierfür wird Druckluft vom Kompressor in die Druckluft- aufbereitungsanlage gefördert und durch den Entlüftungs-Ausgang ausgege- ben. Die geförderte Druckluft wird aufgrund der adiabatischen Kompression im Kompressor im Allgemeinen mit einer hohen Temperatur von z. B. 100 bis 120 °C an die Druckluftaufbereitungsanlage abgegeben. Die zu geführte Druckluft heizt somit die Luftaufbereitungsanlage, insbesondere die ange- sammelte Emulsion in den Komponenten des Lufttrockners auf.
Im Normalfall hat der Lufttrockner im Zusammenspiel mit z.B. einer Kühlschlange die Funktion, durch Kondensation und Adsorption den Tau- punkt der ins System geförderten Luft zu verringern. Die Erfindung hält diese Strategie vorzugsweise grundsätzlich bei, zur Bewahrung der Lufttrockner- zielsetzung. In Leerlaufphasen, bei ausreichendem Systemdruck, wird der Kompressor vorzugsweise aktiviert, um vorrangig durch Temperaturerhö- hung den Abbau der ungewünschten festen„Mayonnaise-artigen“ Bestand- teil zu bewirken.
Es hat sich hierbei in Versuchen gezeigt, dass eine derartige zeitweise Aufheizung unter Ausblasung der ausgeheizten Feuchtigkeit und der Ablage- rungen der Emulsionsbildung wirksam entgegensteuern kann. Ein derartiger Anti-Emulsions-Modus ist deutlich wirksamer als der reine Regenerations- Modus, in dem zuvor geförderte Druckluft über den Regenerationspfad mit einer Drossel durch den Lufttrockner geleitet wird. Die Volumenströme eines derartigen Regenerations-Modus sind entsprechend gering, wobei an der Drossel auch eine Entspannung und somit eine Kühlung auftritt.
Der Anti-Emulsions-Modus dient somit nicht zur regulären Regeneration bzw. Entfeuchtung des Lufttrockners, derartige Regenerations-Modi bzw. Regenerations-Phasen sind in üblicherweise intermittierend zu Förder- Phasen vorgesehen. Der Anti-Emulsions-Betrieb dient vielmehr zum geziel- ten, intermittierenden oder vorzugsweise periodischen Ausheizen. Hierbei werden vorzugsweise Daten vorangegangener Förder-Modi als Förder-Daten aufgenommen und gespeichert. Diese Förder-Daten können insbesondere Förder-Zeiten oder Förder-Volumina des Kompressors sein; zur Ermittlung der Förder-Volumina kann z. B. die Drehzahl der die Kom- pressor antreibenden Motorwelle als Motor-Drehzahl über den fahrzeuginter- nen Datenbus von der elektronischen Steuereinrichtung der Druckluftaufbe- reitungsanlage aufgenommen werden, und die so ermittelten Förderleistun- gen mit den Förderzeiten multipliziert werden. Der Anti-Emulsions-Modus kann somit in Abhängigkeit der Förderzeiten oder Fördervolumina intermittie rend bzw. periodisch eingeschaltet werden, falls nicht gerade z.B. ein erhöh- ter Förder-Bedarf und somit eine Vorzugswahl eines aktuell erforderlichen Förder-Modus vorliegt.
Hierdurch werden einige Vorteile erreicht:
So kann die Lebensdauer des Lufttrockners bzw. einer eingesetzten T rockner-Kartusche deutlich erhöht werden. Ein Verstopfen durch eine Emulsion kann wirksam verhindert werden. Durch den Anti-Emulsions-Modus tritt zwar grundsätzlich ein erhöhter Energiebedarf auf; da durch die Verringe- rung der Emulsion aber wiederum die Durchlässigkeit des Lufttrockners er höht wird, können effektivere Förder-Modi und Regenerations-Modi einge- stellt werden, die auch zu einer Verringerung des Energieverbrauchs führen.
Des Weiteren werden vorzugsweise ungeplante Werkstattaufenthalte vermieden, die bei herkömmlichen Systemen durch eine verringerte Förder- leistung bis hin zu einem vollständigen Förderversagen des Kompressors erforderlich sind.
Ein weiterer Vorteil liegt darin, dass der Anti-Emulsions-Modus ohne re- levanten Hardware-Mehraufwand einstellbar ist; so kann bei einer Druckluft- aufbereitungsanlage mit z. B. zwei Magnetventilen der Anti-Emulsions- Modus zusätzlich zu dem Förder-Modus, Ruhe-Modus und Regenerations- Modus eingestellt werden.
Die Verhältnisse von Förder-Volumina in dem Förder-Modi und der Anti- Emulsions-Förder-Volumina kann z. B. im Bereich von etwa 5:1 bis 20:1 , z.
B. etwa 10:1 eingestellt werden. Der Anti-Emulsions-Modus wird vorzugswei- se seltener als der Regenerationsmodus geschaltet.
Weiterhin kann vorteilhafterweise auch eine Anpassung der Kompres- soreinschaltdauer (Kompressoraktivierung im Verhältnis zur Betriebsdauer) in Abhängigkeit des Wärmeeintrages durch die Verbraucher erfolgen, um bei ausreichendem Wärmeeintrag durch Verbrauchsszenarien ein unnötiges zu- sätzliches Aktivieren zu vermeiden.
Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung wird im Anti-Emulsions-Modus - zusätzlich zu der vom Kompressor geförderten Luft - auch Druckluft ent- sprechend einem Regenerationsmodus zurückgeführt, d.h. von dem mindes- tens einem Verbraucher über den Druckluftausgang und den Regenerations- pfad durch den Lufttrockner. Hierdurch wird der Vorteil erreicht, dass durch den zusätzlichen Luftstrom eine ergänzende Trocknung des aufgeheizten Lufttrockners, insbesondere des T rocknergranulates erreicht wird. Dies ist ein durch die Verschaltung ermöglichter Nebeneffekt, der aber lediglich ge- mäß einer möglichen Ausbildung vorgesehen ist. Es kann z.B. auch ein zu- sätzliches Magnetventil eine Unabhängigkeit der Ansteuerung des Leerlauf- ventils im Trockner ermöglichen.
Im Anti-Emulsions-Modus wird vorteilhafterweise die vom Kompressor geförderte und an den Drucklufteingang ausgegebene Druckluft über ein Ent- lüftungs-Sperrventil an den Entlüftungs-Ausgang ausgegeben; dies erfolgt insbesondere auch ohne Durchleiten der Druckluft durch den Lufttrockner. Hierdurch kann ein höherer Luftstrom erreicht werden als z. B. im Förder- Modus, bei dem geförderte Druckluft durch das Trockner-Granulat gelangt; weiterhin wird somit keine Feuchtigkeit in das Trockner-Granulat gefördert. Hierdurch wird insbesondere der Vorteil erreicht, dass das Ventilgehäuse der Druckluftaufbereitungsanlage und hierdurch auch die aufgenommene T rock- ner-Kartusche effektiv ausgeheizt werden können.
Die Ventileinrichtung der Druckluftaufbereitungsanlage kann unter- schiedlich ausgebildet sein; hierbei können insbesondere genau zwei Mag- netventile, z. B. elektropneumatische 3/2-Wegeventile vorgesehen sein. So- mit reichen genau zwei elektrische Steuersignale zur Ansteuerung der bei- den Magnetventile. Hierdurch wird der Vorteil eines kostengünstigen Aufbaus durch eine geringe Anzahl von Magnetventilen erreicht. Durch die beiden elektrischen Steuersignale können die vier Betriebsmodi jeweils genau ein- gestellt werden.
Somit wird ein effektiver, kostengünstiger und platzsparender Aufbau erreicht, der eine kompakte Ausbildung zulässt. Eine so ausgebildete Venti- leinrichtung, vorzugsweise mit einem gemeinsamen metallischen Ventilge- häuse, lässt sich effektiv durch die geförderte Druckluft ausheizen und aus- blasen.
Die elektronische Steuereinrichtung der Druckluftaufbereitungsanlage ist vorteilhafterweise mit einem internen oder externen Datenspeicher zum Speichern der Förderdaten vorhandener Förder-Modi ausgebildet, was im Allgemeinen keinen erheblichen Mehraufwand bedeutet.
Vorteilhafterweise wird der Anti-Emulsions-Modus unabhängig von der Messung einer Außentemperatur eingestellt, d. h. er ist von einem Gold- Mode bereits hierdurch verschieden. Auch wird z. B. ein Cold-Mode nicht in Abhängigkeit von Förder-Daten eingestellt. Somit wird erfindungsgemäß auch ein Verfahren zur Steuerung ge- schaffen, das ohne zusätzlichen bzw. ohne relevanten Hardware- Mehraufwand und weiterhin ohne Beeinträchtigung der anderen drei Be- triebs-Modi einen Anti-Emulsions-Modus vorsieht, der eine Emulsions- Bildung wirksam verhindern oder verringern kann.
Die Erfindung wird im Folgenden anhand der beiliegenden Zeichnung an einigen Ausführungsformen erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 ein Schaltbild eines Druckluft-Systems mit einer Druckluft- aufbereitungsanlage, gemäß einer Ausführungsform der Erfindung;
Fig. 2 ein elektropneumatisches Schaltdiagramm der Druckluft- aufbereitungsanlage mit der elektrischen Ventilansteue- rung, gemäß einer Ausführungsform der Erfindung;
Fig. 3 ein Flussdiagramm eines Verfahrens gemäß einer Ausfüh- rungsform der Erfindung.
Ein Druckluft-System 1 weist gemäß Figur 1 , 2 eine Druckluftaufberei- tungsanlage 2, einen z.B. ölgeschmierten Kompressor 3 und mindestens ei- nen Druckluft-Verbraucher 4, z. B. mit einem Mehrkreis-Schutzventil und mehreren Verbraucherkreisen 6a, 6b, 6c auf. Das Druckluft-System 1 ist zum Einsatz in einem Nutzfahrzeug, z. B. einem LKW vorgesehen; der Kompres- sor 3 ist im Allgemeinen direkt auf einer Motorwelle 7 des Verbrennungsmo- tors vorgesehen; es ist jedoch auch der Einsatz eines Kompressors 3 in z. B. einem Fahrzeug mit Elektroantrieb möglich.
Die Druckluftaufbereitungsanlage 2 weist einen Lufttrockner 12, z. B. als Trocknerkartusche mit einem Filter, eine Ventileinrichtung 9, die nach unter- schiedlichen Ausführungsformen ausgebildet sein kann und in Figur 2 bei spielhaft gezeigt ist, sowie eine elektronische Steuereinrichtung (ECU) 10 auf. Die Druckluftaufbereitungsanlage 2 weist weiterhin einen Druckluftein- gang 8a (Eingangsanschluss), einen Druckluftausgang 8b zum Anschluss des Druckluft-Verbrauchers 4, einen pneumatischen Steuerausgang 8c und einen Entlüftungs-Ausgang 8d, z. B. zum Anschluss eines Schalldämpfers auf. Der Schalldämpfer kann entsprechend auch bereits in die Druckluftauf- bereitungsanlage 2 integriert sein.
Die Druckluftaufbereitungsanlage 2 kann in verschiedenen Betriebsmo- di bzw. Betriebszuständen betrieben werden:
In einem Förder-Modus (onload-Modus) I ist der Kompressor 3 einge- schaltet und fördert Druckluft 13 zu dem Drucklufteingang 8a; die geförderte Druckluft 13 wird in dem Lufttrockner 12 getrocknet und gereinigt und über den Druckluftausgang 8b an den mindestens einen Druckluft-Verbraucher 4 ausgegeben.
In einem Ruhe-Modus (offload-Modus) II ist der Kompressor 3 ausge- schaltet und fördert somit keine oder keine nennenswerte Druckluft 13 durch die Druckluftaufbereitungsanlage 2. Bei einem Kompressor 3 mit Kompres- sorkupplung kann der Kompressor 3 im Allgemeinen ganz ausgeschaltet werden; bei einem Kompressor 3 mit Leerlauf kann gegebenenfalls ein ge- ringer Förderstrom an Druckluft 13 ausgebildet werden.
In einem Regenerations-Modus (purge-Modus) III wird zuvor von der Druckluftaufbereitungsanlage 2 geförderte Druckluft 13, die in dem mindes- tens einen Druckluft-Verbraucher 4, z. B. einer Versorgungsleitung (gallery) oder einem hierfür vorgesehenen Druckluftspeicher 11 gespeichert ist, zu- rück über den Druckluftausgang 8b durch die Druckluftaufbereitungsanlage 2 geleitet und aus dem Entlüftungs-Ausgang 8d ausgeben, um den Lufttrock- ner 12 bzw. die T rocknerkartusche zu trocknen und somit zu regenerieren.
In einem Anti-Emulsions-Modus IV ist der Kompressor 3 eingeschaltet und fördert somit Druckluft 13 zu dem Drucklufteingang 8a, die von der Druckluftaufbereitungsanlage 2 über den Entlüftungs-Ausgang 8d wieder ausgegeben wird. Weiterhin wird vorteilhafterweise ergänzend - wie im Re- generationsmodus III - auch Druckluft 13 von den Druckluft-Verbrauchern 4 z. B. wiederum von einem Druckluftspeicher 11 , über den Druckluftausgang 8b zu der Druckluftaufbereitungsanlage 2 geführt und über den Entlüftungs- Ausgang 8d ausgegeben.
In Figur 1 sind schematisch bereits einige der Ventile eingezeichnet; in Figur 2 ist beispielhaft eine Druckluftaufbereitungsanlage 2 mit einer detail lierten Ventileinrichtung 9 gezeigt; hier sind auch alternative Ausbildungen möglich. Gemäß Figur 2 weist die Ventileinrichtung 9 ein vor den Druckluft- ausgang 8b geschaltetes Ausgang-Rückschlagventil 14 auf, das lediglich eine Förderung der Druckluft 13 von dem Lufttrockner 12 zum Druckluftaus- gang 8b, nicht jedoch eine Rückführung zulässt. Weiterhin sind zwei Magnet- Ventile (Solenoid-Ventile bzw. elektropneumatische Ventile) vorgesehen, die gemäß der Ausführungsform der Figur 2 als ein Regenerations-Ventil 16 und ein Kompressor-Ansteuerventil 18 ausgebildet sind. Die elektronische Steu- ereinrichtung 10 gibt ein erstes elektrisches Steuersignal S1 an das Kom- pressor-Ansteuerventil 18 und eine zweites elektrisches Steuersignal S2 an das Regenerations-Ventil 16 aus, um die verschiedenen Betriebsmodi zu schalten. Die beiden Magnetventile 16, 18 sind als 3/2-Ventile ausgebildet; vorteilhafterweise ist der Förder-Modus als Grundzustand der Ventileinrich- tung 9 ausgebildet, d. h. er liegt bei S1 = 0 und S2 = 0 vor, d. h. ohne An- steuerung der beiden Magnetventile 16, 18 durch die elektronische Steuer- einrichtung 10. Die Steuersignale S1 und S2 können durch separate Leitungen über- tragen werden; sie können aber auch über ein fahrzeuginternes Datensystem wie z.B. den CAN-Bus übertragen werden.
Die beiden Magnetventile 16, 18 sind direkt an den Druckluftausgang 8b, d. h. somit auch an den Druckluft-Verbraucher 4 mit dem Druckluftspei- cher 11 angeschlossen. An das Regenerations-Ventil 16 ist ein Regenerati- onspfad 20 mit einer Drossel (Querschnittverengung) 21 und einem Regene- rations-Rückschlagventil 22 angeschlossen, wobei der Regenerationspfad 20 an einen T rockner-Ausgang 12b des Lufttrockners 12 angeschlossen ist. Der Trockner-Eingang 12a, der im Allgemeinen auch direkt an dem Druckluftein- gang 8a angeschlossen oder als dieser ausgebildet ist, ist über ein Entlüf- tungs-Sperrventil 24 an den Entlüftungs-Ausgang 8d angeschlossen. Das Entlüftungs-Sperrventil 24 ist in seiner unbetätigten Grundstellung vorteilhaf- terweise sperrend; es ist vorzugsweise als pneumatisch angesteuertes 2/2- Sperrventil ausgebildet.
Gemäß der Ausführungsform der Figur 2 ist der pneumatische Steuer- eingang 24a des Entlüftungs-Sperrventils 24 an den Regenerationspfad 20, d. h. an einen Ausgang des Regenerations-Ventils 16 angeschlossen, so dass bei geöffnetem Regenerations-Ventil 16 ein Regenerations-Luftstrom über das geöffnete Regenerations-Ventil 16, den Regenerationspfad 20, den Lufttrockner 12 sowie das geöffnete Entlüftungs-Sperrventil 24 zu dem Ent- lüftungs-Ausgang 8d ausgebildet wird. Im Förder-Modus sperrt das Entlüf tungs-Sperrventil 24, so dass der geförderte Luftstrom hierdurch nicht verrin- gert wird.
Der Kompressor 3 weist einen pneumatischen Steuereingang 3a (com- pressor unloader) auf, an den eine pneumatische Steuerleitung 25 ange- schlossen ist. Bei drucklosem pneumatischen Steuereingang 3a fördert der Kompressor 3 Druckluft 13 zum Drucklufteingang 8a. Bei Betätigung des Kompressor-Ansteuerventils 18 über das erste elektrische Steuersignal S1 wird dieses in seine geöffnete Stellung verstellt, in der es den Druckluftaus- gang 8b an die pneumatische Steuerleitung 25 legt und - falls hinreichend Druck an dem Druckluftausgang 8b anliegt - hierdurch der Kompressor 3 ausschaltet.
Die Druckluftaufbereitungsanlage 1 kann somit in folgenden Betriebs- modi betrieben werden:
Im Förder-Modus I ist S1 = 0 und S2 = 0, d. h. es liegt der in Figur 2 ge- zeigte Zustand vor, bei dem Druckluft 13 von dem Kompressor 3 über den Drucklufteingang 8a, den Lufttrockner 12 und den Druckluftausgang 8b zu dem Druckluft-Verbraucher 4 gefördert wird; die weiteren Ventile werden nicht einbezogen.
Im Ruhe-Modus II (off-load-Modus), bei dem die elektronische Steuer- einrichtung 10 z.B. über einen an den Verbraucher angeschlossenen Druck- luftsensor einen hinreichenden Druckwert im Druckluftspeicher 11 sensiert, wird S1 = 1 und S2 = 0 geschaltet, so dass das Kompressor-Ansteuerventil 18 ausgesteuert wird, die Steuerleitung 25 des Kompressors 3 mit Druck be- aufschlagt wird und hierdurch der Kompressor 3 ausgeschaltet wird. Der Re- generationspfad 20 ist hierbei nicht belüftet, so dass auch das Entlüftungs- Sperrventil 24 weiter sperrt.
Im Regenerations-Modus III ist S1 = 1 und S2 = 1 , so dass wiederum die Steuerleitung 25 des Kompressors 3 mit Druck beaufschlagt wird und den Kompressor 3 ausschaltet. Da weiterhin auch S2 = 1 ist, wird auch der Re- generationspfad 20 belüftet, so dass die Druckluft über die Drossel 21 und das Regenerations-Ventil 16 invers durch den Lufttrockner 12 geführt wird, und weiterhin über das aufgrund des belüfteten Regenerationspfads 20 ge- öffnete Entlüftungs-Sperrventil 24 eine Entlüftung der durch den Lufttrockner 12 geführten Luft über den Entlüftungs-Ausgang 8d ermöglicht wird.
In dem Anti-Emulsions-Modus IV ist S1 = 0 und S2 = 1 , so dass das Kompressor-Ansteuerventil 18 unbetätigt und die Steuerleitung 25 des Kom- pressors 3 unbelüftet ist. Der Kompressor 3 ist somit weiterhin eingeschaltet und fördert Druckluft 13 zu dem Drucklufteingang 8a. Da S2 = 1 ist, wird das Regenerations-Ventil 16 ausgesteuert und belüftet somit den Regenerations- pfad 20, so dass das Entlüftungs-Sperrventil 24 ausgesteuert wird und somit den Drucklufteingang 8a direkt an den Entlüftungs-Ausgang 8d legt. Da wei- terhin der Regenerationspfad 20 belüftet ist, wird auch vom System bzw. dem Druckluft-Verbraucher 4 gespeicherte Luft, d. h. Luft des Druckluftspei- chers 11 , über den Druckluftausgang 8b - wie im oben beschriebenen Re- generations-Modus III - über das geöffnete Regenerations-Ventil 16 und den Regenerationspfad 20 sowie im inversen Betrieb über den Lufttrockner 12 gefördert, wobei diese Luft ebenfalls durch das Entlüftungs-Sperrventil 24 zum Entlüftungs-Ausgang 8d geführt wird.
Die Ventileinrichtung 9 weist ein Ventilgehäuse 9a auf, insbesondere ein metallisches Gehäuse bzw. gegossenes Gehäuse, das eine thermische Kopplung ermöglicht. Im Anti-Emulsions-Modus IV wird die vom Kompressor 3 verdichtete Druckluft 13 in das Ventilgehäuse 9a geführt. Die Druckluft 13 ist durch die adiabatische Kompression erhitzt auf z. B. 100 bis 120 ° C und heizt somit das Ventilgehäuse 9a und somit auch den Lufttrockner 12, der vorteilhafterweise außerhalb des Ventilgehäuses 9a angebracht sein kann, aus. Auch führt die durch den Regenerationspfad 20 geführte Regenerations- Luft zu einer weiteren Trocknung des Lufttrockners 12, so dass im Anti- Emulsions-Modus IV eine Ausheizung und Trocknung der gesamten Druck- luftaufbereitungsanlage 2 erfolgt. Im Anti-Emulsions-Modus IV zählt bzw. registriert die elektronische Steuereinrichtung 10 die Förder-Modi I, d. h. sammelt Förderdaten 30 der Förder-Modi I, z.B. in einem internen oder externen Datenspeicher 28. Hier bei kann die elektronische Steuereinrichtung 10 zum einen Förderzeiten zäh- len, d. h. die Zeitdauer der Förder-Modi I. Weiterhin ist möglich, dass die elektronische Steuereinrichtung 10 die Förder-Volumina der geförderten Druckluft 13 registriert, die z. B. von der Drehzahl der Motorwelle 7 abhän- gen. So können die Förder-Volumina als Produkt der zu der Drehzahl der Motorwelle 7 proportionalen Fördervolumenstrom (Förderleistung) und der Förderzeit ermittelt werden. In Abhängigkeit der Förderdaten 30 leitet die elektronische Steuereinrichtung 10 dann den Anti-Emulsions-Modus IV ein, durch Ausgabe der elektrischen Steuersignale S1 , S2. So kann z. B. bei ei- nem durchschnittlichen Fördervolumenstrom, d. h. mittlerer Drehzahl der Mo- torwelle 7, auf zehn Förderzeiten im Förder-Modus eine Zeiteinheit des Anti- Emulsions-Modus IV erfolgen.
Die elektronische Steuereinrichtung 10 kann z. B. sämtliche vorherigen Förder-Modi zählen und in Abhängigkeit der so ermittelten Förderdaten 30 den Anti-Emulsions-Modus IV einleiten. Weiterhin kann auch lediglich über einen vorangegangenen Zeitraum, z. B. ein Tag, eine derartige Ermittlung erfolgen.
Im Förder-Modus I kann durch die geförderte Druckluft 13 und die im Lufttrockner 12 gespeicherten Feuchtigkeit zusammen mit z. B. Öl- Komponenten oder Schmiermittel-Komponenten, die mit der Druckluft 13 mitgefördert wurden, eine Emulsion gebildet werden, die grundsätzlich zu einer Verstopfung des Lufttrockners 12 bzw. der Trocknerkartusche, aber auch der Ventileinrichtung 9 führen kann. Durch den Anti-Emulsions-Modus IV erfolgt ein effektives Ausheizen der Druckluftaufbereitungsanlage 2 unter gleichzeitiger Trocknung, wobei dieses Ausheizen in Abhängigkeit des vorhe- rigen Förderverhaltens erfolgt. Es zeigt sich, dass hierdurch die Emulsions- bildung effektiv rückgängig gemacht werden kann.
Die Ventileinrichtung 9 kann auch alternativ zu der Ausführungsform der Figur 2 ausgebildet werden. Relevant ist hierbei, dass durch die elektrischen Steuersignale S1 , S2 die verschiedenen Betriebsmodi ausgebildet werden können. So können z. B. zwei andere Magnetventile bzw. andere Anschlüsse der Magnetventile gewählt werden, wobei z. B. der Regenerationspfad 20 und die pneumatische Steuerleitung 25 des Kompressors 3 an ein gemein- sames Magnetventil angeschlossen werden können. Weiterhin kann z. B. ein weiterer Regenerationspfad parallel zu dem des Regenerationspfads 20 der Figur 2 auch von dem Kompressor-Ansteuerventil 18 ausgehen. Weiterhin kann ein zusätzliches pneumatisches 2/2-Sperrventil in dem Regenerations- pfad 20 vorgesehen sein, das die pneumatische Steuereinleitung bzw. den Ausgang des Kompressor-Ansteuerventils 18 ansteuert.
Das erfindungsgemäße Verfahren ist an der Ausführungsform der Figur 3 beschrieben:
Nach dem Start in Schritt StO
wird in Schritt St1 von der elektronischen Steuereinrichtung 10 ent- schieden, einen der drei folgenden Betriebsmodi einzustellen:
Förder-Modus I, Ruhe-Modus II, Regenerations-Modus III,
wobei in dem Förder-Modus I die elektronische Steuereinrichtung 10 Förderdaten 30 sammelt, z. B. als Förderzeiten des Kompressors 3, und/oder Fördervolumina aus den Förderzeiten und herangezogenen Dreh- zahlen der Motorwelle 7, ggf. unter Einbeziehung weiterer Daten wie z. B. einem gespeicherten Druck in dem Druckluftspeicher 11 , gegen den der Kompressor 3 arbeitet,
somit werden in Schritt St2 ein oder mehrere Förder-Modi I eingestellt und von der elektronischen Steuereinrichtung 10 die Förderdaten 30 in z. B. in der Speichereinrichtung 28 abgelegt.
In Schritt St3 wird bei Erreichen eines Entscheidungskriteriums K, z. B. bei Erreichen eines Grenzfördervolumens oder einer Grenzförderzeit ent- sprechend der Verzweigung y in Schritt St4 nachfolgend ein Anti-Emulsions- Modus IV eingestellt, z. B. über eine vorgegebene Zeit.
Falls das Entscheidungskriterium K in Schritt St3 nicht erfüllt ist, wird das Verfahren gemäß Verzweigung n direkt vor den Schritt St1 zurückge- setzt. Ansonsten wird das Verfahren nach dem Schritt St4 vor den Schritt St1 zurückgesetzt, so dass die Steuereinrichtung 10 wiederum den jeweils aktuellen Betriebsmodus I, II oder III wählt.
Abweichend von der gezeigten Ausführungsform kann auch ein elektri- scher Kompressor vorgesehen sein, der direkt durch das erste elektrische Steuersignal S1 ein- und ausgeschaltet wird, wobei die Druckluftaufberei- tungsanlage 2 dann vorzugsweise kein elektropneumatisches Kompressor- Ansteuerventil 18 aufweist. Das zweite elektrische Steuersignal S2 kann bei derartigen elektrischen Systemen wie in der beschriebenen Weise zur An- steuerung eingesetzt werden, d.h. insbesondere zur Ansteuerung des elekt- ropneumatischen Regenerations-Ventils 16.
Bezugszeichenliste (Bestandteil der Beschreibung)
Druckluft-System
Druckluftaufbereitungsanlage
Kompressor
a pneumatischer Steuereingang des Kompressors 3
Druckluft-Verbraucher
a, 6b, 6c Verbraucherkreise
Motorwelle
a Drucklufteingang
b Druckluftausgang
c pneumatischer Steuerausgang
d Entlüftungs-Ausgang
Ventileinrichtung
a Ventilgehäuse
0 elektronische Steuereinrichtung (ECU)
1 Druckluftspeicher
2 Lufttrockner
2a Trockner-Eingang
2b T rockner-Ausgang
3 Druckluft, geförderte Druckluft
4 Ausgangs-Rückschlagventil
6 elektropneumatisches Regenerations-Ventil
8 elektropneumatisches Kompressor-Ansteuerventil
0 Regenerationspfad
1 Drossel
2 Regerations-Rückschlagventil
4 Entlüftungs-Sperrventil
4a pneumatischer Steuereingang des Entlüftungs-Sperrventils
24
5 pneumatische Steuerleitung des Kompressors 3 28 Datenspeicher
30 Förderdaten
Förder-Modus (on-load-Modus) Ruhe-Modus (off-load-Modus) Regenerations-Modus (purge-Modus)
IV Anti-Emulsions-Modus
51 erstes elektrische Steuersignal
52 zweites elektrisches Steuersignal
Sto bis St4 Schritte des Verfahrens
K Entscheidungskriterium

Claims

Patentansprüche
1. Druckluft-System (1 ) für ein Nutzfahrzeug, mit
- einem Kompressor (3) zum Fördern von Druckluft (13),
- einer Druckluftaufbereitungsanlage (2), die einen Lufttrockner (12), eine Ventileinrichtung (9) mit mindestens einem elektropneumatischen Ventil (16, 18), einen an den Kompressor (3) angeschlossenen Druckluftein- gang (8a), einen Druckluftausgang (8b) und einen Entlüftungs-Ausgang (8d) aufweist,
- einer elektronischen Steuereinrichtung (10) die ausgelegt ist, durch Ausgabe von elektrischen Steuersignalen (S1 , S2) folgende Betriebsmodi einzustellen:
einen Förder-Modus (I), in dem der Kompressor (3) Druckluft (13) fördert, die über den Drucklufteingang (8a) durch den Lufttrockner (12) zu dem Druckluftausgang (8b) gelangt zur Versorgung angeschlossener Druck- luft-Verbraucher (4),
einen Ruhe-Modus (II) ohne Förderung von Druckluft (13) durch den Kompressor (3),
einen Regenerations-Modus (III), in dem ein Regenerations-Luftstrom von dem Druckluftausgang (8b) durch den Lufttrockner (12) zu dem Entlüf tungs-Ausgang (8d) gelangt,
dadurch gekennzeichnet, dass
die elektronische Steuereinrichtung (10) ausgelegt ist, während des För- der-Modus (I) Förderdaten (30) zu ermitteln und in Abhängigkeit der För- derdaten (30) einen Anti-Emulsions-Modus (IV) einzustellen, in dem bei eingeschaltetem Kompressor (3) Druckluft (13) an den Drucklufteingang (8a) eingegeben und über den Entlüftungs-Ausgang (8d) ausgegeben wird.
2. Druckluft-System (1 ) nach Anspruch 1 ,
dadurch gekennzeichnet, dass der Kompressor (3) mechanisch antreibbar ist, insbesondere durch eine Motorwelle, und einen pneumatischen Steuereingang (3a) aufweist, durch den der Kompressor (3) ein und ausschaltbar ist,
die Ventileinrichtung (9) der Druckluftaufbereitungsanlage (2) ein elektrisch ansteuerbares Kompressor-Ansteuerventil (18) aufweist, das bei Ansteuerung durch eines der elektrischen Steuersignale (S1 ), vor- zugsweise des ersten elektrischen Steuersignals (S1 ), den Druckluftaus- gang (8b) an eine pneumatische Steuerleitung (25) zur pneumatischen Ansteuerung des pneumatischen Steuereingangs (3a) des Kompressor (3) legt.
3. Druckluft-System (1 ) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der Kompressor als elektrischer Kompressor ausgebildet und durch eines der Steuersignale (S1 , S2), z.B. das über ein fahrzeuginternes Datensystem übertragene erste Steuersignal (S1 ), schaltbar ist.
4. Druckluft-System (1 ) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch ge- kennzeichnet, dass
der Kompressor (3) in Abhängigkeit der Steuersignale (S1 , S2)
- einschaltbar ist zur Ausbildung des Fördermodus (I) und des Anti- Emulsions-Modus (IV) und
- ausschaltbar ist zur Ausbildung des Ruhe-Modus (II) und des Regenera- tions-Modus (III).
5. Druckluft-System (1 ) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch ge- kennzeichnet, dass die elektronische Steuereinrichtung (10) genau zwei elektrische Steuersignale (S1 , S2) zur Einstellung der vier Betriebsmodi (I, II, III, IV) ausgibt.
6. Druckluft-System (1 ) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch ge- kennzeichnet, dass die elektronische Steuereinrichtung (10) ausgebildet ist, den Anti-Emulsions-Modus (IV) in Abhängigkeit eines mit den Förder- daten (30) gebildeten Entscheidungskriteriums (K) einzuleiten.
7. Druckluft-System (1 ) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch ge- kennzeichnet, dass die elektronische Steuereinrichtung (10) als Förderda- ten (30) Förder-Volumina und/oder Förderzeiten der vorausgegangenen Förder-Modi (I) ermittelt und abspeichert.
8. Druckluft-System (1 ) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch ge- kennzeichnet, dass die elektronische Steuereinrichtung (10) die Anti- Emulsions-Modi (IV) unabhängig von einer Außentemperatur einstellt.
9. Druckluft-System (1 ) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch ge- kennzeichnet, dass im Anti-Emulsions-Modus (IV) weiterhin ein Luftstrom von dem Druckluftausgang (8b), insbesondere von angeschlossenen Druckluft-Verbrauchern (4), durch den Lufttrockner (12) zu dem Entlüf tungs-Ausgang (8d) einstellbar ist.
10. Druckluft-System (1 ) nach einem der vorherigen Ansprüche dadurch ge- kennzeichnet, dass die elektronische Steuereinrichtung (10) einen Daten- speicher (28) aufweist, zum Speichern der Förderdaten (30).
11. Druckluft-System (1 ) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch ge- kennzeichnet, dass die Ventileinrichtung (9) ein gemeinsames Ventilge- häuse (9a) aufweist, zur Aufnahme und thermischen Kopplung der Venti- le.
12. Druckluft-System (1 ) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch ge- kennzeichnet, dass die Ventileinrichtung (9) einen Regenerationspfad (20) für den Regenerations-Luftstrom aufweist, wobei in dem Regenerati- onspfad (20) eine Drossel (21 ) zur Druckverminderung und ein Regenera- tions-Rückschlagventil (22) vorgesehen sind.
13. Druckluft-System (1 ) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch ge- kennzeichnet, dass die Ventileinrichtung (9) ein Entlüftungs-Sperrventil (24), vorzugsweise als pneumatisches 3/2-Sperrventil, aufweist, das ei- nen Trockner-Eingang (12a) und/oder den Druckluft-Eingang (8a) in Ab- hängigkeit eines der elektrischen Steuersignale an den Entlüftungs- Ausgang (8d) legt.
14. Druckluft-System (1 ) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch ge- kennzeichnet, dass die Druckluftaufbereitungsanlage (2) über eine Druck- luftleitung direkt und/oder ohne Kühlung an den Kompressor (3) ange- schlossen ist zur direkten Aufnahme der geförderten Druckluft (13).
15. Verfahren zum Steuern eines Druckluft-Systems (1 ) eines Nutzfahrzeugs, wobei folgende Betriebsmodi (I, II, III, IV) eingestellt werden (St1 ):
- ein Förder-Modus (I) zum Fördern von Druckluft (13) von einem Kom- pressor (3) durch eine Druckluftaufbereitungsanlage (2), die einen Luft- trockner (12) zum Trocknen der Druckluft (13) aufweist, zu einem Druck- luftausgang (8b) für mindestens einen Druckluft-Verbraucher (4),
- ein Ruhe-Modus (II) bei nicht förderndem Kompressor (3),
- ein Regenerations-Modus (III) zum Regenerieren des Lufttrockners (12) durch Rückführen von Druckluft von Druckluftausgang (8b) durch den Lufttrockner (12) zu einem Entlüftungs-Ausgang (8d) der Druckluftaufbe- reitungsanlage (2),
dadurch gekennzeichnet, dass
in dem Förder-Modi (I) Förderdaten (30) ermittelt werden (St2), und in Abhängigkeit der Förderdaten (30) vorangegangener Förder-Modi (I) ein von dem Regenerations-Modus und dem Förder-Modus (!) verschie- dener Anti-Emulsions-Modus (IV) eingestellt wird, in dem vom Kompres- sor (3) Druckluft (13) an den Drucklufteingang (8a) der Druckluftaufberei- tungsanlage (2) gefördert wird, zum Ausheizen der Druckluftaufberei- tungsanlage (2) durch die komprimierte, erhitzte Druckluft (13) und Aus- gabe an dem Entlüftungs-Ausgang (8d). (St4)
16. Verfahren nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Anti- Emulsions-Modus (IV) die Druckluft (13) in der Druckluftaufbereitungsan- lage (2) von dem Drucklufteingang (8a) zu einem Entlüftungs-Ausgang (8d) geleitet wird, ohne den Lufttrockner (12) zu durchströmen.
1 /.Verfahren nach Anspruch 15 oder 16, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Anti-Emulsions-Modus (IV) weiterhin von dem Druckluftausgang (8b), insbesondere von angeschlossenen Druckluft-Verbrauchern (4), Druckluft (13) über den Druckluft-Ausgang (8b) und den Lufttrockner (12) zu dem Entlüftungs-Ausgang (8d) geleitet wird.
18. Verfahren nach einem der Ansprüche 15 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass als Förderdaten (30) Förder-Zeiten und/oder Förder-Volumenströme der in den vorangegangenen Förder-Modi (I) geförderten Druckluft (13), z.B. aus den Förder-Zeiten und/oder Förder-Volumenströme vorange- gangener Förder-Modi (I) ermittelte Förder-Volumina herangezogen wer- den, wobei ein Entscheidungskriterium (K) zur Einleitung der Anti- Emulsions-Modi (IV) in Abhängigkeit der Förder-Zeiten und/oder Förder- Volumenströme gebildet wird.
19. Verfahren nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass
in dem Anti-Emulsions-Modus (IV) Anti-Emulsions-Fördervolumina und/oder Anti-Emulsions-Förderzeiten der geförderten Druckluft (13) er mittelt werden und
die Anti-Emulsions-Volumina in einem vorgegebenen Verhältnis oder Verhältnis-Bereich zu den in den Förder-Modi (I) ermittelten Förder-Zeiten und/oder Förder-Volumina eingestellt werden.
20. Verfahren nach einem der Ansprüche 15 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass die Anti-Emulsions-Modi (IV) unabhängig von einer Außentempera- tur eingestellt werden.
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