СИСТЕМА СНАБЖЕНИЯ СЖАТЫМ ВОЗДУХОМ И СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПАРАМЕТРОВ СИСТЕМЫ
COMPRESSED AIR FEED SYSTEM AND METHOD

Изобретение относится к системе снабжения сжатым воздухом для транспортных средств согласно ограничительной части п. 1 формулы изобретения, а также к способу определения параметров системы согласно ограничительной части п.17 формулы изобретения.
Из WO 09847751 A1 известна пневматическая тормозная система транспортного средства, которая имеет компрессор, по меньшей мере один контур потребления воздуха, например контур рабочей тормозной системы, контур стояночной тормозной системы, вспомогательный контур низкого давления и контур высокого давления, причем контуры имеют резервуары сжатого воздуха и клапаны расхода. Между компрессором и каждым контуром потребителя находится первый, в исходном состоянии закрытый, электрический клапан и между компрессором и вспомогательным контуром находится второй, открытый в исходном положении электрический клапан. Клапаны приводятся в действие электронным управляющим устройством. Исходящие подсоединения первого клапана контуров потребления воздуха посредством обратного клапана соединены с исходящим подсоединением второго, в нормальном положении открытого клапана. Если в одном из контуров возникнет потребность в сжатом воздухе, например, обусловленная слишком низким давлением в резервуаре, соответствующий клапан открывается с помощью управляющего устройства и одновременно закрывается второй клапан вспомогательного контура. Отказ компрессора приводит к падению давления, которое распознается управляющим устройством, которое закрывает клапаны или поддерживает клапаны закрытыми, вследствие чего поддерживается давление в контурах. Клапан регулирования давления определяет уровень давления. При отказе клапана регулирования давления повышенное давление снижается посредством редукционного клапана. Датчики давления контролируют контуры. Посредством второго, в обычном состоянии открытого клапана и посредством подключенных перед контурами обратных клапанов контуры снабжаются воздухом. Если откажет электрическая система, то все клапаны включатся в исходное состояние. Компрессор, несмотря на это, работает и снабжает контуры воздухом через второй, в нормальном состоянии открытый клапан вспомогательного контура, причем давление в системе определяется спускным клапаном низкого давления вспомогательного контура. Если откажет клапан, то соответствующий контур может обеспечиться воздухом через клапан вспомогательного контура и обратный клапан. Известная система является дорогостоящей, так как каждый контур потребителей снабжен резервуаром сжатого воздуха.
Благодаря DE 10004091 C2 известно устройство снабжения сжатым воздухом для систем сжатого воздуха транспортного средства с многоконтурным защитным клапаном, регулятором давления, питающей линией для снабжения контуров многоконтурного защитного клапана сжатым воздухом и с компрессором, который может включаться посредством пневматического переключающего устройства, причем предусмотрен дополнительный клапан, который управляет регулятором давления и переключающим устройством, причем между дополнительным клапаном и переключающим устройством предусмотрен дроссель. Каждый контур имеет резервуар сжатого воздуха. Дополнительный клапан управляется и/или регулируется посредством управляющего и/или регулирующего электронного устройства. Датчики давления контролируют давление в контурах и в питающем трубопроводе.
Известные системы подготовки воздуха имеют недостаток в том, что они либо должны настраиваться изготовителем механически, либо их параметры должны определяться с помощью математического обеспечения.
Задача настоящего изобретения состоит в том, чтобы в случае системы подготовки воздуха указанного вначале типа оптимизировать процесс регенерации таким образом, чтобы осушитель воздуха имел универсальное применение.
Эта задача решается с помощью изобретения согласно п.п. 1 и 17 формулы изобретения.
Предпочтительные и целесообразные варианты выполнения решения задачи согласно изобретению приведены в зависимых пунктах формулы изобретения.
Изобретение предлагает многоконтурный защитный клапан с клапанами для отдельных контуров потребителей и электронную систему подготовки давления с адаптивными свойствами для определения пневматических конструктивных параметров транспортного средства, как, например, производительность компрессора, конфигурация резервуара и т.д. Относительно величины резервуара и производительности компрессора осуществляется определение параметров. При этом в другом варианте выполнения изобретения настройка выбирается таким образом, чтобы по меньшей мере при первичном процессе регенерации имела место избыточная регенерация воздухоосушительного патрона. Изобретение оптимизирует параметры сушки осушителя воздуха и благодаря этому достигается снижение потребления энергии для производства сжатого воздуха. Больше нет необходимости определять параметры системы подготовки воздуха в соответствии с пневматическими параметрами транспортного средства. Изобретение создает, таким образом, универсальный осушитель воздуха, который без подгонки может быть вмонтирован в различные автомобили. Клапаны многоконтурного защитного клапана могут быть механического или электромагнитного типа.
Изобретение поясняется далее более подробно на основе приложенных чертежей, которые представляют пример выполнения системы подготовки воздуха согласно изобретению.
Показано:
на фиг.1 - принципиальная схема системы подготовки сжатого воздуха согласно изобретению с механическим многоконтурным защитным клапаном,
на фиг.2 - принципиальная схема системы подготовки сжатого воздуха согласно изобретению с электромагнитным многоконтурным защитным клапаном и
на фиг. 3 - графическое изображение, которое показывает определение объема резервуаров и производительности компрессора во время первичного заполнения системы в соответствии с фиг. 1 и 2.
Одинаковые и соответствующие друг другу элементы на фигурах чертежа снабжены одинаковыми обозначениями. Трубопроводы рабочих сред на чертеже представлены сплошными линиями, электрические провода - штрихпунктирными линиями.
На фиг.1 показана система 2 подготовки сжатого воздуха с частью 4 снабжения сжатым воздухом и частью 6 потребителей. Часть 4 снабжения сжатым воздухом включает в себя компрессор 7, управляющее устройство 8 компрессора и воздухоосушительную часть 10.
Часть 6 потребителей имеет распределительную линию 14 для сжатого воздуха, которая разветвляется к нескольким клапанам 16, 18, 20, 22, 24 и нескольким снабжаемых сжатым воздухом посредством клапанов контурам 26, 28, 30, 32, 34 потребителей.
От компрессора 7 линия 40 снабжения сжатым воздухом через воздухоосушительный патрон 44, перед которым может быть установлен фильтр (не показан), и обратный клапан 46 ведет к распределительной линии 14, от которой ответвляются ведущие к клапанам линии 48, 50, 52, 54. От клапанов линии 58, 60, 62, 64 сжатого воздуха ведут к контурам потребителей. Линия 64 разветвляется на ведущие к контурам 32 и 34 линии 64', 64'', причем линия 64' ответвляется в ведущие к контурам 30, 32 потребителей линии 65, 66. В линии 65 также расположены обратный клапан 68 и дроссель 69. В питающей линии 54 расположен ограничитель 70 давления. В линии 64'' расположен клапан 24.
Датчики 72, 74, 76, 78, 80 давления контролируют давление в контурах потребителей и выдают соответствующее значение давления в качестве сигнала давления на электронное управляющее устройство 84, которое управляет частью 4 снабжения сжатым воздухом. Давление в распределительной линии 14 можно контролировать с помощью не показанного датчика давления.
В дополнение к давлению или вместо давления можно также контролировать или определять в контурах потребителей и в соединительных линиях другие параметры состояния, как, например, количество воздуха, масса воздуха, энергия и т.д.
Контуры 28, 30 потребителей могут быть, например, контурами рабочей тормозной системы; контур 32 потребителя может быть контуром тормоза прицепа и/или контуром стояночной тормозной системы; контур 34 потребителей может быть контуром дополнительных потребителей, таких как, например, подвеска кабины, управление дверями и т.д., все, что не имеет отношения к контурам системы рабочей тормозной системы; контур 26 потребителей может быть также контуром высокого давления для системы пневматической подвески. Система пневматической подвески нуждается обычно в высоком давлении, так как сильфоны воздушной подвески имеют большой объем и относительно высокое давление.
Контуры 28, 30 системы рабочих тормозов в соответствии с предписаниями 98/12/EG имеют резервуар сжатого воздуха (не показан). Контур 26 высокого давления может также иметь резервуар сжатого воздуха.
Компрессор 7 управляется механически (пневматически) с помощью управляющего устройства 8 компрессора. Управляющее устройство 8 компрессора содержит включаемый посредством электронного управляющего устройства 84 магнитный клапан 94 (с малым номинальным диаметром), из которого в исходном состоянии при отсутствии тока, как показано, удален воздух. В этом состоянии компрессор 7 включен и по меньшей мере один контур потребителя заполняется сжатым воздухом. При достижении установленного порога давления управляющее устройство 84 переключает магнитный клапан так, чтобы сжатый воздух через линию 40' выключил приводимый в действие сжатым воздухом компрессор 7. Если магнитный клапан 94 без тока включается для нового заполнения вследствие расхода воздуха, то клапан 94 снова включается в показанное на чертеже исходное состояние, и из линии 40 удаляется воздух через линию 40'', чтобы включить, таким образом, компрессор 7. В качестве альтернативы описанному варианту выполнения к магнитному клапану 94 может быть подключен включаемый пневматически клапан, из которого в неработающем исходном состоянии удален воздух для разгрузки компрессора 7 в рабочем состоянии.
Воздухоосушительная часть 10 содержит регенерационный магнитный клапан 100 (с малым номинальным диаметром), вход 102 которого соединен с распределительной линией 14 и через выход 104 которого пневматически подсоединен отключающий клапан 106, который соединен с питающей линией 40 компрессора 7 и служит для разгрузки компрессора. Через регенерационный клапан 100 осуществляется также регенерация воздухоосушительного патрона 44. Линия 40 в этом случае имеет выход в атмосферу.
Если регенерационный магнитный клапан 100 включен, то компрессор 7 больше не нагнетает воздух в контуры потребителей, а через клапан 106 выпускает его наружу. Одновременно сухой воздух из контуров 26, 28, 30 через распределительную линию 14, магнитный клапан 100, дроссель 108 и обратный клапан 110 через воздухоосушительный патрон 44 для регенерации его осушительного средства и далее через клапан 106 вытекает наружу.
Символом 112 обозначен защитный клапан.
Клапаны 16, 18, 20, 22, 24 являются механическими перепускными клапанами, которые настроены относительно давления открытия и давления запирания в соответствии с контурами. Давление в контурах контролируется непосредственно на клапанах с помощью датчиков 72, 74, 76, 78, 80 давления.
На фиг. 2 показана система 2 подготовки сжатого воздуха с частью 4 снабжения воздухом и частью 6 потребителей. Часть 4 снабжения сжатым воздухом содержит компрессор 7, управляющее устройство 8 компрессора и воздухоосушительную часть 10.
Контур 6 потребителей имеет распределительную линию 14, несколько электрических магнитных клапанов 16, 18, 20, 22, 24 с возвратными пружинами и несколько снабжаемых сжатым воздухом посредством магнитных клапанов контуров 26, 28, 30, 32, 34, 36, 38 потребителей.
От компрессора 7 линия 40 снабжения сжатым воздухом через фильтр 42, воздухоосушительный патрон 44 и обратный клапан 46 ведет к распределительной линии 14, от которой ответвляются ведущие к магнитным клапанам линии 48, 50, 52, 54, 56. От магнитных клапанов линии 58, 60, 62, 64, 66 ведут к контурам потребителей. Линия 62 разветвляется на ведущие к контурам 30 и 32 линии 62', 62'', причем в линии 62'' дополнительно расположен обратный клапан 68. В питающей линии 52 расположен ограничитель 70 давления. После ограничителя 70 давления ответвляется линия 54, ведущая к магнитному клапану 22. Линия 64 разветвляется на ведущие к контурам 34 и 36 линии 64' и 64''.
Датчики 72, 74, 76, 78, 80 давления контролируют давление и выдают соответствующее значение давления в качестве сигнала давления на электронное управляющее устройство 84, которое управляет частью 4 снабжения сжатым воздухом.
В дополнение к давлению или вместо него в контурах потребителей и в соединительных трубопроводах могут контролироваться или определяться также другие характеристики состояния, такие как, например, количество воздуха, масса воздуха, энергия и т.д.
Контуры 28, 30 потребителей могут быть, например, контурами рабочей тормозной системы; контур 34 потребителей может быть контуром тормоза для прицепа, причем обычно к прицепу ведут две линии; контуры 36 и 38 могут быть контурами дополнительных потребителей, таких как, например, подвеска кабины, управление дверями и т.д., все, что не имеет отношения к контурам рабочей тормозной системы. Контур 26 потребителей может быть контуром высокого давления для системы пневматической подвески.
Контуры 28, 30 рабочей тормозной системы имеют резервуары 90, 92 сжатого воздуха в соответствии с предписаниями 98/12/EG. Контур 26 высокого давления имеет резервуар 39 сжатого воздуха. Контуры 36, 38 дополнительных потребителей также имеют резервуары 36', 38'' сжатого воздуха (обозначены штрихпунктирными линиями).
Компрессор 7 управляется механически (пневматически) посредством управляющего устройства 8 компрессора. Управляющее устройство 8 компрессора содержит включаемый с помощью электронного управляющего устройства 84 магнитный клапан 94 (с малым номинальным диаметром), из которого в исходном состоянии без тока, как показано, удален воздух, и включаемый пневматически посредством магнитного клапана 94 клапан 96, из которого, как показано, в нерабочем исходном состоянии удален воздух. Если компрессор 7 должен включиться, так как, например, контур потребителя нуждается в сжатом воздухе, то управляющее устройство 84 переключает магнитный клапан 94, чтобы, таким образом, вход 98 управляющего устройства нагружался давлением, вследствие чего клапан 96 переключается (или включается) в исходное состояние, и приводимый в действие давлением компрессор включается через линию 40'. Если магнитный клапан 94 после заполнения контура включается бестоковым образом, то из входа 98 управляющего устройства посредством магнитного клапана удаляется воздух, вследствие чего клапан 96 включается в свое другое положение и линия 40' продувается воздухом, так что компрессор 7 отключается. Альтернативно можно также отказаться от клапана 96, как показано в примере выполнения на фиг.1.
Воздухоосушительная часть 10 содержит магнитный клапан 100 (с малым номинальным диаметром), вход 102 которого соединен с распределительной линией 14 и через выход 104 которого пневматически включается отключающий клапан 106, который связан с питающей линией 40 компрессора 7 и служит для разгрузки компрессора.
Если магнитный клапан 100 включен, то компрессор 7 больше не нагнетает воздух в контуры потребителей, а через клапан 106 выпускает его наружу. Одновременно сухой воздух из распределительной линии 14 (из резервуаров 90, 92 контура рабочей тормозной системы) через магнитный клапан 100 через дроссель 108 и обратный клапан 110 через воздухоосушительный патрон 44 для регенерации его осушительного средства и далее через фильтр 42 и клапан 106 устремляется наружу.
Символом 112 обозначен защитный клапан.
1
В случае системы снабжения сжатым воздухом согласно изобретению для определения объема резервуаров для сжатого воздуха и производительности компрессора во время первичного заполнения определяются скорость повышения давления воздуха или время заполнения, например, в контуре 28 рабочей тормозной системы путем определения времени повышения давления с учетом зависящего от числа оборотов двигателя числа оборотов компрессора в соответствующем резервуаре с момента начала нагнетания до достижения определенного верхнего значения p давления в управляющем устройстве 84, ср. с участком a) кривой на фиг. 3.
1
1
После достижения верхнего, контролируемого датчиком 74 давления, заданного значения p давления компрессор 7 отключается посредством клапана 94, и магнитный клапан 100 воздухоочистительной части 10 включается последовательно, так что компрессор больше не нагнетает воздух в линию 40, а через клапан 106 нагнетает его наружу. Одновременно сухой воздух из заполненного до p резервуара контура 28 через распределительную линию 14, магнитный клапан 100, дроссель 108 и обратный клапан через воздухоосушительный патрон 44 для регенерации его осушительного средства и далее через клапан 106 устремляется наружу.
2
1
2
Регенерация осуществляется в течение времени (ср. с участком b) кривой на фиг.3), за которое может достигаться достаточная регенерация, например, пока давление в резервуаре не опустится до заданного значения p.Так как заложенный в управляющем устройстве 84 диаметр дроссельной шайбы известен, то из значения p-p падения давления, времени регенерации и диаметра дроссельной шайбы определяется используемое для регенерации количество сжатого воздуха. Из количества сжатого воздуха, диаметра дроссельной шайбы и времени регенерации управляющее устройство 84 вычисляет объем резервуаров контура 28. Из полученной в зависимости от числа оборотов компрессора скорости повышения давления или полученного времени заполнения контура 28 и полученного числа оборотов компрессора и полученного объема контура 28 управляющее устройство вычисляет затем производительность компрессора.
2
3
3
4
4
После регенерации воздухоосушительного патрона 44 с помощью сухого воздуха из контура 28 контур 28 с момента t времени продолжает заполняться (участок c кривой) до достижения определенного значения давления p к моменту t времени. После этого дополнительно заполняется контур 30, а контур 28 продолжает заполняться (участок d и e кривой), причем с момента времени t заполняются также контуры 32, 34 (участок f кривой), так что с момента t времени контуры 28, 30, 32, 3 заполняются одновременно 4.
5
5
6
6
6
6
7
7
7
6
7
6
8
8
Как только в контурах 28, 30, 32 и 34 будет иметь место одинаковое давление p (см. момент t времени), вплоть до момента t времени определяется скорость повышения давления в контурах 28, 30, 32 и 34 в зависимости от числа оборотов компрессора. Затем с момента достижения давления p к моменту t времени контуры 32, 34 перекрываются, так что давление p в контурах 32, 34 остается постоянным, см. прямой участок g кривой. Давление в контурах 28, 30 продолжает повышаться (участок h кривой) вплоть до достижения задаваемого давления p (момент t времени). Из разности p-p давлений и разности t-t времени определяется скорость повышения давления в зависимости от числа оборотов компрессора в контурах 28 и 30. После этого осуществляется регенерация воздухоосушительного патрона 44 с помощью сухого воздуха из контуров 28 и 30 (участок i кривой) и последующее заполнение обоих контуров вплоть до отключения при заданном давлении p в этих контурах к моменту t времени.
Из уже рассчитанной производительности компрессора и полученной скорости повышения давления в контурах 28 и 30 можно вычислить в управляющем устройстве объем резервуаров контуров 28 и 30.
Из необходимого для регенерации количества сжатого воздуха, известного диаметра дроссельной шайбы и времени регенерации можно подтвердить объем резервуаров контуров 28 и 30.
Вместо того чтобы описанный способ проводить для отдельных резервуаров или для групп резервуаров, его можно проводить также для общего объема всех резервуаров.
Полученные описанным способом данные для производительности компрессора и объема резервуаров запоминаются в управляющем устройстве. Запомненные значения используются для того, чтобы контролировать производительность компрессора во время движения, чтобы при снижающейся производительности режима регенерации осуществлять адаптацию к более низкой производительности и в случае необходимости сигнализировать. Кроме того, способ согласно изобретению позволяет осуществлять контроль регенерационной дроссельной шайбы относительно снижающего диаметр дроссельной шайбы загрязнения, чтобы также при необходимости сигнализировать о загрязнении. В случае изменения или замены компонентов системы снабжения сжатым воздухом, например, компрессора, резервуара и т.д. проводится новое определение параметров системы снабжения сжатым воздухом.
Новое определение параметров вводится посредством диагностирующего прибора с помощью программы или вручную.
Вместо воздухоосушительной части и его дроссельной шайбы или в дополнение к воздухоосушительной части и его дроссельной шайбе можно также использовать другие пневматические компоненты с определенным, известным размером дроссельной шайбы для определения параметров системы снабжения сжатым воздухом.