DE69919367T2

DE69919367T2 - Vorrichtung und Verfahren zur Steuerung eines Luftkompressors

Info

Publication number: DE69919367T2
Application number: DE69919367T
Authority: DE
Inventors: Stefan Eriksson
Original assignee: Volvo Lastvagnar AB
Current assignee: Volvo Truck Corp
Priority date: 1998-09-14
Filing date: 1999-08-31
Publication date: 2005-08-04
Anticipated expiration: 2019-09-01
Also published as: EP1114254B1; US6705839B1; ATE273452T1; WO2000019101A1; SE9803117D0; SE512802C2; BR9913620A; JP2002525497A; EP1114254A1; DE69919367D1; SE9803117L

Description

Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Steuerung eines geölten Luftkompressors, welcher in einem Druckluftsystem für ein Kraftfahrzeug angeordnet und von dem Motor des Kraftfahrzeugs angetrieben ist und wenigstens eine Verbrauchseinrichtung in dem Druckluftsystem mit Druckluft versorgt, wobei eine Steuereinheit zur Funktionssteuerung des Luftkompressors vorgesehen ist derart, daß der Luftkompressor bei einem geringeren, vorherbestimmten Druckniveau zum Beaufschlagen des Druckluftsystems aktivierbar und daß dieser bei einem höheren, vorherbestimmten Druckniveau zum Entspannen des Luftkompressors deaktivierbar ist. Ein solches System und Verfahren ist aus der US 5 145 495 A bekannt. Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zur Steuerung eines geölten Luftkompressors, welcher in einem Druckluftsystem für ein Kraftfahrzeug angeordnet und von dem Motor des Kraftfahrzeugs angetrieben ist und wenigstens eine Verbrauchseinrichtung in dem Druckluftsystem mit Druckluft versorgt, wobei die Funktion des Luftkompressors dadurch gesteuert wird, indem er bei einem geringeren, vorherbestimmten Druckniveau zum Beaufschlagen des Druckluftsystems aktiviert und bei einem höheren, vorherbestimmten Druckniveau zum Entspannen des Luftkompressors deaktiviert wird.
Hintergrund der Erfindung
Bei Kraftfahrzeugen, insbesondere Lastkraftwagen, dient der innere Verbrennungsmotor des Fahrzeugs in der Regel zugleich zum Antrieb von zusätzlichen Einrichtungen in Form von Generatoren und Luftkompressoren. Was Luftkompressoren betrifft, so sind diese mit Öl geschmiert und in den meisten Fällen kolbenartig ausgebildet. Sie sind Teil des Druckluftsystems zur Versorgung von verschiedenen Verbrauchseinrichtungen des Fahrzeugs, wie Bremsen und Luftfederung, mit Druckluft. Die Versorgung des Luftkompressors mit Schmieröl ist häufig mit dem inneren Verbrennungsmotor verbunden, so daß dasselbe Schmieröl für beide verwendet wird.
Seit langer Zeit treten Probleme dahingehend auf, daß das Schmieröl des Luftkompressors durch die erzeugte Druckluft in das System eingetragen wird. Das eingetragene Schmieröl liegt sowohl in flüssiger als auch in fester Phase vor und verursacht in den Bremsen, in der Luftfederung etc. Probleme in Form einer allgemeinen Verunreinigung und eines Aufquellens/Zersetzens insbesondere der Gummimanschetten.
Da der Luftkompressor fortwährend von dem inneren Verbrennungsmotor angetrieben ist und folglich konstant rotiert wird, die Erzeugung von Druckluft bzw. die Beaufschlagung jedoch nur für etwa 20% bis 50% der Zeit erforderlich ist, besteht der Bedarf an einem System zur Steuerung der Beaufschlagung. Dies läßt sich mittels einer Steuereinheit, beispielsweise einem Regler, erreichen, welche den Luftkompressor bei einem geringeren Minimaldruck in der Größenordnung von z. B. 7,5 bar aktiviert und diesen bei einem höheren Maximaldruck in der Größenordnung von z. B. 12,5 bar deaktiviert.
Die Deaktivierung kann durch Entspannen des Luftkompressors erreicht werden. Vorzugsweise geschieht dies dadurch, indem eine Beaufschlagung des Luftkompressors durch Blockieren seines Auslasses verhindert wird. Zur Blockierung kann eine Absperreinrichtung in Form eines Sperrventils oder dergleichen vorgesehen sein, welches mittels des Steuereinheit steuerbar ist. Dies bedeutet, daß der noch rotierende Luftkompressor das für die Schmierung des Kompressorkolbens benötigte Schmieröl anreichert und während der gesamten Deaktivierungsphase, d. h. bis zur erneuten Aktivierung bei Minimaldruck, an den Kolbenringen vorbei ausbläst.
Wird der Luftkompressor aktiviert und beginnt dieser durch Erzeugung von Druckluft mit der Beaufschlagung des Druckluftsystems, so wird das angereicherte Schmieröl in flüssigem und in gasförmigem Zustand mit der Druckluft in das System eingetragen. Dies gilt auch für Kondensat und andere Schadstoffe, welche sich während der Deaktivierungsphase in den Kompressorzylindern durch Druckentspannung/Kühlung gebildet haben können. Wird auf herkömmliche Weise in dem Druckluftsystem zusätzlich ein Trockner stromab des Luftkompressors angeordnet, so wird ein Teil der Schadstoffe durch den Trockner abgefangen. Indes passiert insbesondere der gasförmige Anteil des Schmieröls den Lufttrockner und wird anschließend an den Bremsen und an der Luftfederung etc. ausgefällt/kondensiert, was die vorstehend erwähnten Probleme verursacht.
Ferner trifft es zu, daß die Verunreinigungen der vorgenannten Art auch dann auftreten, wenn der Luftkompressor aktiviert ist und Druckluft erzeugt. Für die Gesamtmenge an Schadstoffen ist jedoch ganz entscheidend, wie schnell das Problem auftritt.
Um diesem Problem in einem gewissen Ausmaß zu begegnen, kann ein sogenanntes Onloader-System eingesetzt werden. Dies bedeutet, daß der Luftkompressor konstant Druckluft erzeugt und daß der Luftüberschuß bei Deaktivierung über ein Ventil oder dergleichen, welches in dem Lufttrockner vorgesehen sein kann, an die Atmosphäre abgegeben wird. Ein großes Problem bei dieser Methode besteht in dem hohen Kraftstoffverbrauch des inneren Verbrennungsmotors. So werden beispielsweise bei einer Fahrleistung von 200.000 km etwa 1.000 1 mehr Kraftstoff pro Jahr verbraucht als es bei einer Deaktivierung des Luftkompressors der Fall ist.
Ziel der Erfindung
Ein Ziel der Erfindung besteht darin, eine kostengünstige, platzsparende und effiziente Lösung des Problems von Schadstoffen in der Druckluft nach der Deaktivierungsphase des Luftkompressors vorzuschlagen.
Zusammenfassung der Erfindung
Dieses Ziel wird bei einer Vorrichtung der eingangs genannten Art mittels einer Drainageeinheit erreicht, welche in Verbindung mit der Aktivierung des Luftkompressors Schadstoffe, welche während der Deaktivierung in dem Luftkompressor angereichert worden sind, abführt, bevor es dem Luftkompressor möglich ist, mit der Beaufschlagung des Druckluftsystems zu beginnen. Bei einem erfindungsgemäßen Verfahren wird dieses Ziel dadurch erreicht, indem Schadstoffe, welche während der Deaktivierung in dem Luftkompressor angereichert worden sind, in Verbindung mit der Aktivierung des Luftkompressors abführt werden, bevor der Luftkompressor mit der Beaufschlagung des Druckluftsystems beginnt.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Nachstehend ist die Erfindung unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung im einzelnen erläutert. Dabei zeigt die einzige Figur:
ein vereinfachtes Fließbild einer bevorzugten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Vorrichtung.
Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsform
Die in der Zeichnung wiedergegebene Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist insbesondere, wenn auch nicht ausschließlich, zum Einsatz in schweren Kraftfahrzeugen, wie Lastkraftwagen und Bussen, vorgesehen.
Die Vorrichtung umfaßt einen geölten Luftkompressor 1, welcher in einem insgesamt mit dem Bezugszeichen 2 versehenen Druckluftsystem angeordnet ist und für ein Kraftfahrzeug (nicht dargestellt) vorgesehen ist. Der Luftkompressor 1 ist kolbenartig ausgestaltet und mit einem inneren Verbrennungsmotor 3, z. B. einem Dieselmotor, starr verbunden, um von diesem konstant angetrieben zu werden. Die Verbindung kann mittels einer geeigneten Verbindung 4, z. B. in Form einer Antriebswelle, gegeben sein.
Der Luftkompressor 1 weist ferner einen Einlaß 5 zur Versorgung mit Umgebungsluft und einen Auslaß 6 für die hierin erzeugte Druckluft auf. Genauer wird die Druckluft aus dem Auslaß 6 über eine Leitung 7 in einen Lufttrockner 8 eingespeist, um die eintretende Druckluft zu trocknen. Anstelle des Lufttrockners 8 können auch andere geeignete Einrichtungen zur Behandlung der Druckluft vorgesehen sein. In einigen Fällen ist der Lufttrockner 8 entbehrlich.
Die getrocknete Druckluft wird anschließend über eine Leitung 10 in einen Luftbehälter bzw. Speicher 9 von herkömm licher Ausgestaltung eingespeist. Der Speicher 9 selbst ist auf geeignete Weise mit einer oder mehreren Verbrauchseinrichtungen verbunden. In der Zeichnung ist schematisch eine Verbindung mit einer Verbrauchseinrichtung 12, z. B. den Bremsen des Fahrzeugs, der Luftfederung etc., über eine Leitung 11 dargestellt.
Bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel ist der Speicher 9 über eine Steuerleitung 13 mit einer Steuereinheit 14 verbunden. Die Steuerleitung 13 kann von einer Druckluftleitung oder von einer elektrischen Leitung zur Übermittlung von Signalen gebildet sein. Die Steuereinheit 14 kann von einem Druckregler gebildet sein und dient zur Funktionssteuerung des Luftkompressors 1 in Abhängigkeit von dem Systemdruck des Druckluftsystems 2. Aus diesem Grund ist die Steuereinheit 14 auf die nachfolgend erläuterte Weise über eine zusätzliche Steuerleitung 15, welche im wesentlichen der Steuerleitung 13 entspricht, mit dem Luftkompressor 1 verbunden.
Die Steuereinheit 14 steuert die Funktion des Luftkompressors 1, indem der Luftkompressor 1 bei einem geringeren, vorherbestimmten Druckniveau p₁ zur Beaufschlagung des Druckluftsystems 2 aktiviert und dieser bei einem höheren, vorherbestimmten Druckniveau p₂ zum Entspannen des Druckes in dem Luftkompressor 1 deaktiviert wird. So kann das geringere Druckniveau p₁ beispielsweise ein Minimaldruck in der Größenordnung von 7,5% bar und das höhere Druckniveau p₂ z. B. ein Maximaldruck in der Größenordnung von 12,5 bar sein. Die Druckniveaus sind lediglich exemplarisch und können sowohl nach oben als auch nach unten variiert werden.
Die Deaktivierung des Luftkompressors 1 wird durch die Steuereinheit 14 gesteuert, wobei diese, wie bereits erwähnt, dadurch geschieht, indem der Druck in dem Luftkom pressor 1 entspannt wird. Genauer kann dies dadurch erfolgen, indem der Luftkompressor 1 blockiert wird, so daß er vor einer Beaufschlagung des Druckluftsystems 2 mit Druckluft gehindert wird. Die Blockierung kann auf vielfältige Weise erreicht werden. Bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel wird die Blockierung von einer Absperreinrichtung 16 übernommen, welche an dem Auslaß 6 des Luftkompressors 1 angeordnet ist. Die Absperreinrichtung 16 kann in Form eines Sperrventils oder dergleichen ausgebildet sein. Die oben erwähnte Steuerleitung 15 der Steuereinheit 14 ist in diesem Fall mit der Absperreinrichtung 16 verbunden, um diese zur Aktivierung bzw. zur Deaktivierung des Luftkompressors 1 zu öffnen bzw. zu verschließen.
In dem Druckluftsystem 2 ist ferner eine insgesamt mit dem Bezugszeichen 17 versehene Drainageeinheit 17 angeordnet. In Verbindung mit der Aktivierung des Luftkompressors 1 bei dem geringeren Druckniveau p₁ dient die Drainageeinheit 17 zum Abführen von Schadstoffen, wie Schmieröl in flüssigem oder gasförmigem Zustand, Kondensat etc., welche in dem Luftkompressor 1 während der vorangegangenen Deaktivierungsphase angereichert worden sind, bevor es dem Luftkompressor 1 ermöglicht wird, mit der Beaufschlagung des Druckluftsystems 2 mit Druckluft zu beginnen.
Die Drainageeinheit 17 kann in dem Luftkompressor 1 selbst an der Seite seines Auslasses 6 oder stromab des Luftkompressors 1 in der Leitung 7 angeordnet sein. Bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel ist die bevorzugte Position dargestellt, in welcher die Drainageeinheit 17 mit dem Lufttrockner 8 verbunden oder in diesen integriert ist. Die Drainageeinheit 17 kann in Form eines drucksteuerbaren Auslaßventils mit einem Auslaß 18 ausgebildet sein, welcher zum Zwecke einer effizienten Drainage zweckmäßig an der untersten Stelle des Druckluftsystems 2 angeordnet ist.
Ungeachtet der Position der Drainageeinheit 17 ist diese hier über eine weitere Steuerleitung 19 mit der Steuereinheit 14 verbunden. Sendet die Steuereinheit 14 über die Steuerleitung 15 ein Signal an die Absperreinrichtung 16 des Luftkompressors 1 aus, um diese zu öffnen und den Luftkompressor 1 somit zu aktivieren, so sendet sie auch über die Steuerleitung 19 ein Signal an die Drainageeinheit 17 aus, um den Auslaß 18 zum Abführen der Schadstoffe aus dem Luftkompressor 1 zu öffnen. Wenn der Luftkompressor 1 nach dem Öffnen der Absperreinrichtung 16 mit einer geeigneten Anzahl an Umdrehungen rotiert hat und seine gesamten Schadstoffe über die Leitung 7 und den Auslaß 18 der Drainageeinheit 17 abgeführt worden sind, schließt die Drainageeinheit 17, so daß die Druckluft, welche nunmehr von dem Luftkompressor 1 erzeugt wird, über das Druckluftsystem 2 in die Verbrauchseinrichtung 12 eingespeist werden kann.
Ist die Drainageeinheit 17 im Innern des Luftkompressors 1 angeordnet, so kann sie derart angeordnet sein, daß sie zum Abführen der Schadstoffe öffnet, bevor der Luftkompressor 1 durch Öffnen der Absperreinrichtung 16 aktiviert wird.
Die Erfindung ist nicht auf die vorstehend beschriebene und in der Zeichnung wiedergegebene Ausführungsform beschränkt, sondern kann innerhalb des durch die beigefügten Ansprüche festgelegten Schutzbereichs auf vielfältige Weise modifiziert werden.

Claims

Vorrichtung zur Steuerung eines geölten Luftkompressors (1), welcher in einem Druckluftsystem (2) für ein Kraftfahrzeug angeordnet und von dem Motor (3) des Kraftfahrzeugs angetrieben ist und wenigstens eine Verbrauchseinrichtung (12) in dem Druckluftsystem (2) mit Druckluft versorgt, wobei eine Steuereinheit (14) zur Funktionssteuerung des Luftkompressors (1) vorgesehen ist derart, daß der Luftkompressor (1) bei einem geringeren, vorherbestimmten Druckniveau (p₁) zum Beaufschlagen des Druckluftsystems (2) aktivierbar und daß dieser bei einem höheren, vorherbestimmten Druckniveau (p₂) zum Entspannen des Luftkompressors deaktivierbar ist, gekennzeichnet durch eine Drainageeinheit (17), welche in Verbindung mit der Aktivierung des Luftkompressors (1) Schadstoffe, welche während der Deaktivierung in dem Luftkompressor (1) angereichert worden sind, abführt, bevor es dem Luftkompressor (1) möglich ist, mit der Beaufschlagung des Druckluftsystems (2) zu beginnen.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Drainageeinheit (17) stromab des Luftkompres sors (1) angeordnet ist und an der untersten Stelle des Druckluftsystems (2) einen Auslaß (18) aufweist.
Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, wobei zwischen dem Luftkompressor (1) und der Verbrauchseinrichtung (12) ein Trockner (8) für die Druckluft angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Drainageeinheit (17) mit dem Trockner (8) verbunden ist.
Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Drainageeinheit (17) in den Trockner (8) integriert ist.
Verfahren zur Steuerung eines geölten Luftkompressors (1), welcher in einem Druckluftsystem (2) für ein Kraftfahrzeug angeordnet und von dem Motor (3) des Kraftfahrzeugs angetrieben ist und wenigstens eine Verbrauchseinrichtung (12) in dem Druckluftsystem (2) mit Druckluft versorgt, wobei die Funktion des Luftkompressors (1) dadurch gesteuert wird, indem er bei einem geringeren, vorherbestimmten Druckniveau (p₁) zum Beaufschlagen des Druckluftsystems (2) aktiviert und bei einem höheren, vorherbestimmten Druckniveau (p₂) zum Entspannen des Luftkompressors deaktiviert wird, dadurch gekennzeichnet daß Schadstoffe, welche während der Deaktivierung in dem Luftkompressor (1) angereichert worden sind, in Verbindung mit der Aktivierung des Luftkompressors (1) abführt werden, bevor der Luftkompressor (1) mit der Beaufschlagung des Druckluftsystems (2) beginnt.