ПНЕВМОСИСТЕМА ТРАНСПОРТНОГО СРЕДСТВА И СПОСОБ ЭКСПЛУАТАЦИИ ПНЕВМОУСТАНОВКИ ТРАНСПОРТНОГО СРЕДСТВА
VEHICLE PNEUMATIC SYSTEM AND OPERATION METHOD OF PNEUMATIC INSTALLATION OF VEHICLE

Изобретение относится к пневмосистеме транспортного средства, в частности коммерческого транспортного средства, и к способу эксплуатации пневмоустановки транспортного средства, в частности коммерческого транспортного средства.
При запуске двигателя традиционного коммерческого транспортного средства после длительного времени пневмоустановка не будет готова к работе. Водитель может начать движение, в частности своего коммерческого транспортного средства, только тогда, когда пневмоаккумуляторы тормозной системы достаточно наполнены сжатым воздухом. Наполнение полностью или частично опорожненной пневматической тормозной системы требует, однако, определенного времени. В этой связи известно, что после запуска двигателя необходимы повышение частоты его вращения и, тем самым, также повышение частоты вращения компрессора, чтобы сократить продолжительность наполнения пневматической тормозной системы за счет повышения мощности подачи сжатого воздуха компрессором.
Задачей изобретения является создание усовершенствованных пневмосистемы и способа эксплуатации пневмоустановки транспортного средства, с помощью которых можно было сократить время ожидания после запуска двигателя вплоть до трогания транспортного средства с места.
Эта задача решается посредством признаков независимых пунктов формулы. Особенно предпочтительные варианты осуществления изобретения раскрыты в зависимых пунктах формулы.
Предложенная пневмосистема транспортного средства содержит пневмоустановку и устройство управления пневмоустановкой, выполненной с возможностью осуществления процесса кондиционирования, с помощью которого пневмоустановка перед началом движения транспортного средства приводится в готовое к работе состояние.
Согласно изобретению, предложено приведение пневмоустановки транспортного средства автоматически в готовое к работе состояние еще перед началом его движения. Таким образом, можно избежать или, по меньшей мере, сократить время ожидания после запуска двигателя вплоть до трогания транспортного средства с места. Также для процесса кондиционирования водителю присутствовать необязательно. Понятие «перед началом движения» в этой связи должно включать в себя любые промежутки времени и эксплуатационные состояния транспортного средства, прежде чем водитель тронется с места, в частности, прежде чем водитель запустит двигатель с целью тронуться с места.
При упоминании транспортного средства речь идет преимущественно о коммерческом транспортном средстве. Пневмоустановка содержит преимущественно пневматическую тормозную систему и/или пневмоподвеску.
Приведение пневмоустановки в готовое к работе состояние должно включать в себя в этой связи приведение в готовое к работе состояние всей пневмоустановки или, по меньшей мере, ее отдельных компонентов (например, пневмоаккумуляторов, воздушных фильтров, воздухоосушительных патронов и т.д.). Под готовым к работе состоянием пневмоустановки или ее компонента следует понимать в этой связи состояние, в котором движение транспортного средства возможно и допустимо.
Процесс кондиционирования включает в себя преимущественно, по меньшей мере, одно мероприятие, выбранное из следующих мероприятий: наполнение, по меньшей мере, одного пневмоаккумулятора пневмоустановки сжатым воздухом, регенерация устройства подготовки сжатого воздуха пневмоустановки (например, содержащего регенерируемый воздухоосушительный патрон и/или регенерируемый воздушный фильтр), зарядка аккумуляторной батареи, выборочное наполнение контуров потребления воздуха, связанных с пневмоустановкой, приведение в действие (предпочтительно с электроуправлением) стояночного тормоза (в начале, в ходе или при завершении процесса кондиционирования, запуск двигателя транспортного средства (с работой двигателя, например, во время процесса кондиционирования или вплоть до начала движения транспортного средства), отключение, в частности, потребляющих много энергии компонентов для завершения процесса кондиционирования, подъем пневмоподвески на заданный уровень, оптимизация регулирования воздушного зазора между тормозными колодками и тормозными дисками и т.п.
В одном предпочтительном варианте осуществления изобретения предусмотрен генератор сигнала, который при наличии определенного условия (немедленно или с заданной задержкой по времени) формирует управляющий сигнал для инициирования процесса кондиционирования.
Управляющим сигналом является преимущественно пусковой сигнал для немедленного инициирования процесса кондиционирования или временной сигнал (например, показываемое часами время или продолжительность) для инициирования процесса кондиционирования в нужный момент в будущем. В случае показываемого часами времени в качестве временнóго сигнала оно может вызывать одноразовое инициирование процесса кондиционирования или его повторное инициирование (например, ежедневно, по будням, еженедельно).
В одном предпочтительном варианте осуществления изобретения генератор сигнала выполнен с возможностью генерирования управляющего сигнала в зависимости от управления пользователем. В других предпочтительных вариантах генератор может генерировать управляющий сигнал также автоматически, т.е. без необходимости какого-либо управления пользователем.
В одном предпочтительном варианте осуществления изобретения генератор сигнала предусмотрен отдельно от устройства управления. После генерирования управляющего сигнала для инициирования процесса кондиционирования генератор посылает его на устройство управления. В других предпочтительных вариантах генератор может быть также интегрирован в устройство управления.
В одном предпочтительном варианте осуществления изобретения генератор сигнала интегрирован в мобильное устройство или связан с ним. У мобильного устройства речь идет преимущественно о мобильном телефоне, смартфоне, планшете, ключе зажигания, мобильном навигаторе, PDA (Personal Digital Assistant – личный цифровой помощник) и т.п.
В другом предпочтительном варианте осуществления изобретения это мобильное устройство выполнено с возможностью связи через беспроводное соединение, предпочтительно радиосоединение (например, WLAN, Wi-Fi, Bluetooth и т.п.), или телекоммуникационную сеть с устройством управления или c шиной транспортного средства, к которой подключено устройство управления. Мобильное устройство, с одной стороны, и устройство управления или шина транспортного средства, с другой стороны, располагают для этой цели подходящими беспроводными коммуникационными интерфейсами.
Генератор сигнала содержит устройство ввода (например, сенсорный экран смартфона и т.п.) пользователем управляющей команды в соответствии с формируемым управляющим сигналом и/или устройство определения местоположения (например, GPS-датчик) для определения положения мобильного устройства и для автоматического генерирования управляющего сигнала в соответствии с выявленным положением. В зависимости от выполнения пользователь может, таким образом, например, вводить через устройство ввода в нужный момент управляющую команду для генерирования соответствующего управляющего сигнала, чтобы в нужный момент предварительно кондиционировать пневмоустановку. В качестве альтернативы или дополнительно можно посредством устройства определения местоположения автоматически генерировать управляющий сигнал для инициирования процесса кондиционирования, когда пользователь, например, приближается к транспортному средству.
В другом предпочтительном варианте осуществления изобретения мобильное устройство выполнено с возможностью подключения к коммуникационному интерфейсу (например, USB-интерфейсу и т.п.) шины транспортного средства, к которой подключено устройство управления.
В другом предпочтительном варианте осуществления изобретения генератор сигнала может содержать устройство ввода, которое (неподвижно) установлено в транспортном средстве и соединено преимущественно с его шиной.
В следующем предпочтительном варианте осуществления изобретения генератор сигнала содержит также устройство аутентификации или соединено с ним, причем устройство аутентификации выполнено с возможностью генерирования сигнала аутентификации, посылаемого на устройство управления. У сигнала аутентификации речь может идти, например, о сигнале дополнительно к управляющему сигналу или о кодировании самого управляющего сигнала. Этот сигнал аутентификации содержит преимущественно идентификацию пользователя, генератора сигнала, мобильного устройства и т.п., которая может быть аутентифицировано устройством управления. Таким образом, можно гарантировать, что процесс кондиционирования перед началом движения транспортного средства будет инициирован только имеющими на это право пользователями.
Еще в одном предпочтительном варианте осуществления изобретения процесс кондиционирования включает в себя диагностику неисправностей пневмоустановки, а устройство управления выполнено с возможностью выдачи пользователю результата диагностики неисправностей на устройство отображения. У устройства отображения речь идет, например, о дисплее смартфона или планшета, мониторе и т.п.
Еще в одном предпочтительном варианте осуществления изобретения устройство управления является управляющей электроникой устройства подготовки сжатого воздуха пневмоустановки или интегрировано в нее.
Объектом изобретения является также транспортное средство, содержащее описанную пневмосистему. У транспортного средства речь идет преимущественно о коммерческом транспортном средстве.
В предложенном способе эксплуатации пневмоустановки транспортного средства она перед началом его движения посредством процесса кондиционирования приводится в готовое к работе состояние.
Этим способом достигаются те же преимущества, что и поясняемые выше в связи с предложенной пневмосистемой. В отношении различных преимуществ, определений и предпочтительных вариантов осуществления здесь следует поэтому дополнительно сослаться на приведенные рассуждения в отношении пневмосистемы.
В одном предпочтительном варианте осуществления изобретения процесс кондиционирования инициируется управляющим сигналом, который формируется при наличии определенного условия (немедленно или с заданной задержкой по времени). Этот управляющий сигнал формируется преимущественно пользователем.
Преимущественно управляющим сигналом является пусковой сигнал для немедленного инициирования процесса кондиционирования или временной сигнал для инициирования процесса кондиционирования в нужный момент в будущем.
В одном предпочтительном варианте осуществления изобретения управляющий сигнал формируется пользователем через мобильное устройство или установленное в транспортном средстве устройство ввода.
В одном предпочтительном варианте осуществления изобретения инициирование процесса кондиционирования аутентифицируется посредством сигнала аутентификации.
Еще в одном предпочтительном варианте осуществления изобретения процесс кондиционирования включает в себя диагностику неисправностей пневмоустановки. Результат диагностики неисправностей выдается затем преимущественно пользователю.
Описанные, а также другие преимущества, признаки и возможности применения изобретения становятся лучше понятными из нижеследующего описания предпочтительных примеров его осуществления со ссылкой на прилагаемые чертежи, на которых представлено следующее:
фиг. 1 - структура тормозной системы коммерческого транспортного средства в соответствии с примером осуществления изобретения в сильно упрощенном виде;
фиг. 2 - структура тормозной системы коммерческого транспортного средства в соответствии с примером осуществления изобретения более подробно.
На фиг. 1 в схематичном и сильно упрощенном виде изображена структура тормозной системы коммерческого транспортного средства как пример предложенной пневмосистемы транспортного средства. В других применениях изобретения пневмосистема в качестве альтернативы или дополнительно может содержать также пневмоподвеску коммерческого транспортного средства.
Коммерческое транспортное средство 10 содержит пневматическую тормозную систему 12, содержащую, в том числе, компрессор 14, устройство 16 подготовки сжатого воздуха и несколько пневмоаккумуляторов 18. Компрессором 14 является предпочтительно электрокомпрессор, который может эксплуатироваться независимо работы двигателя транспортного средства. Устройство 16 подготовки сжатого воздуха содержит, например, по меньшей мере, один воздушный фильтр и, по меньшей мере, один воздухоосушительный патрон.
Пневматическая тормозная система 12 соединена через шину 32 транспортного средства с устройством 20 управления. Оно управляет и контролирует тормозную систему 12. У шины 32 транспортного средства речь может идти, например, о проводной шине (например, CAN) или о беспроводной шине (например, Ethernet и т.п.). В качестве альтернативы устройство 20 управления может быть также непосредственно соединено с тормозной системой 12 или ее компонентами или интегрировано в нее. При этом устройство 20 управления может включать в себя один или несколько блоков управления, например, объединенную между собой в сеть. Например, устройство 20 управления может содержать блок управления для электронных тормозных систем (EBS) и электронный модуль подготовки сжатого воздуха (ЕАС) или содержаться в таких блоках управления.
К шине 32 транспортного средства далее в качестве опции подключены беспроводной коммуникационный интерфейс 34 для беспроводной связи (например, по радио) с внешними устройствами, устройство 36 ввода и/или коммуникационный интерфейс 38 (например, USB) для подключения устройств.
В этом примере к тормозной системе коммерческого транспортного средства относится далее мобильное устройство 22 в виде, например, смартфона. Мобильное устройство 22 содержит сенсорный экран, который обычным образом служит устройством 24 ввода и устройством 40 отображения. В этом примере мобильное устройство 22 содержит далее устройство 26 определения местоположения (например, GPS-датчик) и беспроводной коммуникационный интерфейс 28.
Мобильное устройство 22 может сообщаться через беспроводной коммуникационный интерфейс 28 по беспроводному соединению 30, предпочтительно по радиосоединению (например, WLAN, Wi-Fi, Bluetooth и т.п.), с устройством 20 управления непосредственно или через шину 32 транспортного средства с помощью беспроводного коммуникационного интерфейса 34 шины 32 транспортного средства. В качестве альтернативы мобильное устройство 22 может быть подключено также к коммуникационному интерфейсу 38 шины 32 транспортного средства, например, USB-кабелем.
На фиг. 2 изображен подробный вид пневматической тормозной системы коммерческого транспортного средства, в которой изобретение может быть применено предпочтительным образом.
Через соответствующие пневмоаккумуляторы 18 можно управлять или эксплуатировать, например, один или несколько тормозных цилиндров 42 передней оси, а также один или несколько тормозных цилиндров 44 задней оси. Кроме того, можно управлять или эксплуатировать один или несколько тормозных цилиндров 46, в частности стояночных тормозных цилиндров стояночного тормоза.
Пневматическая тормозная система содержит интегрированный блок 48 управления, соединенный с различными компонентами, например, электрически, пневматически и/или через CAN-шину, чтобы управлять компонентами и/или принимать от них, например, сигналы об эксплуатационном состоянии.
Устройство 16 подготовки сжатого воздуха пневматической тормозной системы 12 содержит, в частности, клапанное устройство 50 для регулирования давления в установке и воздухоосушительный патрон 52. Клапанное устройство 50 управляет также регенерацией воздухоосушительного патрона 52. Последний через спускной клапан 66 соединен с воздухоудалением 68 тормозной системы 12.
В тормозной системе 12 предусмотрено далее многоконтурное защитное клапанное устройство 54. Между ним и воздухоосушительным патроном 52 предусмотрен предпочтительно главный обратный клапан 70, чтобы подаваемый сжатый воздух длительно аккумулировать в тормозной системе. В многоконтурном защитном клапанном устройстве на фиг. 2 в качестве примера изображены клапанное устройство 56 для электрически управляемого запирания или воздухоудаления из опционально предусмотренного дополнительного пневмоаккумулятора 57 для других контуров потребления сжатого воздуха. Кроме того, в данном примере имеются клапанное устройство 58 для управления стояночным тормозом и схема 60 «побудки» для электропитания всей тормозной системы 12. Последняя соединена с источником 64 напряжения.
С блоком 48 управления обычно соединены другие блоки 62 управления. Эти другие блоки 62 управления приданы, например, трансмиссии, сцеплению, двигателю, приборной доске, пневмоподвеске, электрорегулятору воздушного зазора и т.д.
Изображенное на фиг. 1 устройство 20 управления выполнено, согласно изобретению, таким образом, что оно может приводить пневматическую тормозную систему 12 коммерческого транспортного средства 10 еще перед началом его движения посредством процесса кондиционирования в готовое к работе состояние. Для этого устройство 20 управления содержит предпочтительно энергоаккумулятор, который питает устройство 20 управления электроэнергией независимо от эксплуатационного состояния двигателя.
Инициируемый устройством 20 управления процесс кондиционирования включает в себя, например, наполнение пневмоаккумуляторов 18 тормозной системы 12 сжатым воздухом, регенерацию устройства 16 подготовки сжатого воздуха тормозной системы 12 и/или диагностику неисправностей тормозной системы 12. После такого процесса кондиционирования тормозная система 12 или, по меньшей мере, часть ее компонентов находится в готовом к работе состоянии, которое разрешает движение коммерческого транспортного средства 10. Таким образом, можно избежать или, по меньшей мере, сократить время ожидания после запуска двигателя вплоть до трогания коммерческого транспортного средства 10 с места.
В зависимости от случая применения процесс кондиционирования может содержать также запуск двигателя. Он происходит, например, в начале или во время процесса кондиционирования, чтобы можно было осуществить другие мероприятия процесса кондиционирования. Затем по окончании процесса кондиционирования двигатель снова отключается. В других вариантах или случаях применения двигатель может быть запущен или оставаться включенным также по окончании процесса кондиционирования. Это предпочтительно, в частности, тогда, когда водитель вскоре собирается начать движение.
Кроме того, процесс кондиционирования может включать в себя, например, зарядку аккумуляторной батареи.
В других вариантах процесс кондиционирования может включать в себя также приведение в действие предпочтительно электроуправляемого стояночного тормоза. Например, стояночный тормоз активируется, прежде чем будет запущен двигатель. В других случаях применения стояночный тормоз может быть активирован, если водитель забыл сделать это при остановке транспортного средства; это может происходить преимущественно также тогда, когда водитель запер в транспортном средстве свой ключ зажигания.
Процесс кондиционирования инициируется пользователем с помощью генератора сигнала. Генератор формирует управляющий сигнал, посылаемый на устройство 20 управления, в результате чего оно управляет тормозной системой 12, чтобы инициировать процесс кондиционирования. У управляющего сигнала речь идет, например, о пусковом сигнале для немедленного инициирования процесса кондиционирования или о временнóм сигнале для инициирования процесса кондиционирования с временнóй задержкой в заданное время или по истечении заданной продолжительности времени.
В одном варианте осуществления изобретения генератор сигнала содержит устройство 24 ввода мобильного устройства 22. Пользователь может тогда на этом устройстве ввода, например, с помощью подходящего приложения, ввести управляющую команду, которая соответствует временнóму сигналу для инициирования процесса кондиционирования. Передача этого временнóго сигнала на устройство 20 управления происходит, например, беспроводным путем через радиосоединение 30.
В другом варианте осуществления изобретения генератор сигнала содержит устройство 26 определения местоположения мобильного устройства 22. Когда пользователь приближается к транспортному средству, генератор сигнала автоматически формирует пусковой сигнал для немедленного инициирования процесса кондиционирования или временной сигнал для инициирования процесса кондиционирования с временнóй задержкой. Передача этого пускового или временнóго сигнала на устройство 20 управления происходит, например, также беспроводным путем через радиосоединение 30.
В другом варианте осуществления изобретения ключ зажигания образует с транспондером мобильное устройство 22. Тогда генератор сигнала содержит этот транспондер. Когда пользователь приближается к транспортному средству, транспондер автоматически реагирует на сигнал запроса транспортного средства и автоматически формирует пусковой сигнал для немедленного инициирования процесса кондиционирования или временной сигнал для инициирования процесса кондиционирования с временнóй задержкой.
В другом варианте осуществления изобретения телефон или мобильный телефон образует мобильное устройство 22. Генератор сигнала содержит тогда устройство ввода этого (мобильного) телефона. Пользователь может тогда на этом устройстве ввода (например, в виде SMS) ввести управляющую команду, которая соответствует временнóму сигналу для инициирования процесса кондиционирования. Передача этого временнóго сигнала происходит тогда на устройство 20 управления, например, по телекоммуникационной сети.
Процесс кондиционирования тормозной системы перед началом движения транспортного средства может протекать, например, следующим образом.
Ток покоя блоков управления устройства 20 управления обычно минимально низкий, с тем чтобы аккумуляторные батареи в состоянии парковки транспортного средства не разряжались слишком быстро. После инициирования процесса кондиционирования управляющим сигналом в соответствии с одним из описанных выше вариантов подключается электропитание необходимых для кондиционирования компонентов, т.е., в частности, также для энергонесберегающих частей электроники и для электрических исполнительных органов. Это происходит, например, с помощью схемы 60 «побудки». При необходимости, также другие блоки управления и компоненты, необходимые для кондиционирования, подвергаются «побудке» или непосредственно питаются током.
После инициирования процесса кондиционирования больше не нужные и напрасно потребляющие энергию компоненты могут быть снова отключены. Это относится, в частности, к потребляющим много энергии компонентам и к тому случаю, когда водитель не собирается начать движение непосредственно после процесса кондиционирования.
В качестве опции о результате или окончании процесса кондиционирования может быть сообщено водителю. Это может происходить, например, с помощью устройства 40 отображения мобильного устройства 22 или с помощью устройства отображения в транспортном средстве.
Процесс кондиционирования, осуществляемый перед началом движения транспортного средства, может включать в себя одно или несколько мероприятий. К ним относятся, например, наполнение, по меньшей мере, одного пневмоаккумулятора 18 тормозной системы сжатым воздухом, регенерация устройства 16 подготовки сжатого воздуха тормозной системы, т.е., например, по меньшей мере, одного воздухоосушительного патрона 52 и/или, по меньшей мере, одного воздушного фильтра, зарядка аккумуляторной батареи, выборочное наполнение контуров потребления воздуха, связанных с тормозной системой, приведение в действие стояночного тормоза, запуск двигателя транспортного средства, отключение потребляющих энергию компонентов, подъем пневмоподвески на заданный уровень, оптимизация регулирования воздушного зазора между тормозными колодками и тормозными дисками и т.п.
При наполнении пневмоаккумулятора сжатым воздухом, например, на первом этапе в зависимости от управляющего сигнала активируется электропитание устройства воздухоподготовки и других необходимых блоков управления. Компрессор 14 и устройство 16 подготовки сжатого воздуха включаются в режим подачи. Затем регистрируется давление в системе и/или давления в контурах потребления. В зависимости от выполнения можно, при необходимости, определить оставшееся до нужного начала движения транспортного средства время, чтобы согласовать вид и продолжительность наполнения. При достижении нужных заданных давлений в различных контурах потребления подача компрессора снова отключается. В зависимости от выполнения можно вслед за этим в качестве опции регенерировать воздухоосушительный патрон 52 устройства 16 подготовки сжатого воздуха.
При регенерации воздухоосушительного патрона 52, например, на первом этапе управляющий сигнал выполняет «побудку» электропитания электроники воздухоподготовки для управления клапанными устройствами. В качестве опции сначала сжатым воздухом может быть наполнена тормозная система для регенерации при максимальном давлении. Затем соответствующие электромагнитные клапаны включаются так, что сухой сжатый воздух из воздухоаккумулятора 18 направляется обратно через воздухоосушительный патрон 52. При этом компрессор 14 выключен. Если после регенерации воздухоосушительного патрона 52 до запуска двигателя остается еще достаточно времени, то тормозная система, при необходимости, может быть снова наполнена сжатым воздухом.
Если для трогания транспортного средства с места не все контуры потребления должны быть наполнены сжатым воздухом и/или если уровень давления не должен быть максимальным, то можно осуществить выборочное наполнение. В этом случае можно с помощью электроуправляемых клапанных устройств 56 многоконтурного защитного клапанного устройства 54 преждевременно снова закрыть отдельные контуры потребления, чтобы раньше достичь возможного времени трогания транспортного средства с места. С помощью управления компрессором и спускного клапана электроники воздухоподготовки уровень давления в тормозной системе перед троганием с места можно в зависимости от запланированных эксплуатационных состояний переменно регулировать.
Для зарядки аккумуляторной батареи коробка передач сначала включается на холостой ход, если она еще не работает на холостом ходу. Затем активируется электрический стояночный тормоз. Эта функция нередко интегрирована в электронику воздухоподготовки. После этого двигатель может быть запущен, при необходимости, с повышенными оборотами.
Если процесс кондиционирования включает в себя также диагностику неисправностей тормозной системы 12, то устройство 20 управления может выдать соответствующий результат диагностики преимущественно на устройстве 40 отображения, например, на сенсорном экране смартфона, который используется также в качестве устройства 24 ввода управляющей команды для инициирования процесса кондиционирования.
Чтобы предотвратить непреднамеренное или несанкционированное инициирование процесса кондиционирования, пневматическая тормозная система содержит далее предпочтительно систему аутентификации. Для этого генератор сигнала содержит устройство аутентификации или соединен с устройством аутентификации, формирующим сигнал аутентификации, который посылается также на устройство 20 управления. Последнее верифицирует принятый сигнал аутентификации и инициирует процесс кондиционирования тормозной системы 12 только тогда, когда был принят сигнал аутентификации уполномоченного пользователя, мобильного устройства и т.п.
У сигнала аутентификации речь идет, например, об отдельном сигнале, который формируется и посылается дополнительно к управляющему сигналу. В качестве альтернативы речь идет у сигнала аутентификации о кодировании самого управляющего сигнала, например, за счет ключа аутентификации в Header управляющего сигнала или шифрования управляющего сигнала.