WO2018184849A1 - Method for monitoring a clutch-controlled air compressor of a vehicle - Google Patents
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Definitions
- the invention relates to a method for monitoring a clutch-controlled air compressor of a vehicle, wherein the air compressor is driven in delivery phases for generating compressed air for an electronic air treatment unit of the vehicle by a drive motor and is decoupled from the drive motor outside the delivery phases by a controllable compressor clutch, wherein the compressor clutch Friction clutch is formed and disposed between the drive motor and the air compressor, and wherein a clutch input side of the compressor clutch with a drive shaft of the drive motor and a clutch output side of the compressor clutch is directly or indirectly connected to a compressor input shaft of the air compressor.
- the invention relates to a vehicle with an air compressor, with which such a method is feasible.
- Electronic air treatment units are used in motor vehicles, mainly in commercial vehicles, for supplying compressed air to pneumatic systems.
- Such air treatment units are usually divided into different air circuits and serve, for example, the operation of brake systems and various auxiliary consumers, such as a clutch or a transmission, or an air spring system.
- an air compressor is used which, controlled by the air treatment unit, compresses air drawn in from the atmosphere.
- the air conditioning unit switches between pumping phases in which compressed air is needed and idle phases in which the compressor is switched off or de-pressurized.
- the conveyed compressed air is, if necessary, regulated by the air treatment unit, the various pneumatic consumers of the vehicle provides.
- the air compressor can be flanged directly to an internal combustion engine of the vehicle and driven by this.
- the air compressor is over Gear transmission or a traction drive either permanently connected to the drive shaft of the engine or decoupled by a controllable compressor clutch from the drive shaft.
- DE 10 2010 033 539 A1 and DE 10 201 1 100 512 A1 describe by way of example methods for controlling compressed air systems for commercial vehicles with compressors, which can be coupled to the drive motor or coupled via a coupling.
- the air compressed by the air compressor is stored in a compressed air reservoir.
- the air treatment unit switches off the conveying operation.
- the air treatment unit switches the air compressor back into the conveying mode. Then the compressor goes through a new cycle to replenish the reservoir.
- a continuously driven air compressor runs without pressure via a valve control, whereas a clutch-controlled air compressor is disconnected from the drive and does not run with it.
- Clutch-controlled air compressors have the advantage that by completely decoupling the air compressor in those phases in which no air compression is required, a comparatively greater energy saving in the drive motor can be achieved.
- a method for controlling a system comprising a compressor, a control device and a compressor associated with the clutch is known, in which a monitoring routine is performed, in the context of which the clutch is opened or closed by means of a signal of the control unit can be to avoid damaging the clutch, compressor and the compressor downstream components.
- a slip of the closed clutch can be detected by monitoring the compressor speed.
- slip monitoring is first checked whether the clutch has been closed for a certain period of time. Thereafter, it is checked whether the current compressor speed is not equal to an expected compressor speed plus / minus a tolerance value.
- the invention has the object to propose a method with which the reliability of a clutch-controlled air compressor is increased and which is also inexpensive to implement and easy to operate.
- a threatening, wear-related failure of a compressor clutch should be detected early.
- the process should manage without additional effort for a speed sensor of the air compressor.
- the method should be feasible on air compressors for air treatment units in commercial vehicles.
- the invention was based on the finding that in a friction clutch-controlled air compressor, a perfect compressed air delivery operation depends on the correct function of the compressor clutch. Accordingly, the air compression in the was influenced and disturbed by a wear-related impairment of the torque transmission capability of the compressor clutch. At the end of its useful life, the clutch begins to slip. If the clutch is worn, it will spin without warning, and the compressor will not be able to run, and it will not be able to provide compressed air to the vehicle. An incipient clutch slip, however, is already apparent before a total failure of the clutch, when the compressor speed is lower than the engine speed and / or decreases the maximum transmissible torque of the compressor clutch. This can be detected without direct detection of the compressor speed based on a consideration of the pressure curve in a regular and / or modified in a test carried air compression in one of the air circuits of the air treatment unit of the vehicle and notified by warning signal to the driver.
- the invention is therefore based on a method for monitoring a clutch-controlled air compressor of a vehicle, in which the air compressor is driven in phases for generating compressed air for an electronic air treatment unit of the vehicle by a drive motor and is decoupled from the drive motor outside the delivery phases by a controllable compressor clutch the compressor clutch is formed as a friction clutch and disposed between the drive motor and the air compressor, and wherein a clutch input side of the compressor clutch with a drive shaft of the drive motor and a clutch output side of the compressor clutch is directly or indirectly connected to a compressor input shaft of the air compressor.
- the invention provides that at least the following method steps are carried out in a delivery phase of the air compressor:
- the operability of the friction clutch of a clutch-controlled compressor can be monitored and warned the driver of the vehicle in good time before an impending failure of the air compressor due to a wear-related slippage of the clutch.
- This allows the driver to avoid an unscheduled, damage-related stop of the vehicle.
- no direct measurement of the compressor speed is required for this purpose.
- This can be dispensed with a costly speed sensor for detecting the compressor speed.
- An imminent end of the service life of the clutch can therefore be derived from the pressure curve during the air compression.
- the values of the pressure curve are in any case available through a conventional pressure sensor system present in the air treatment unit and can be used for carrying out the method.
- Air compressors for commercial vehicles often have a piston-cylinder design.
- DE 10 2010 034 409 A1 shows such a two-cylinder reciprocating compressor in which a compressor input shaft designed as a crankshaft is arranged in a crankcase. Above the crankcase is a cylinder block with the two cylinders, in each of which a piston is arranged. In air compression, each piston generates a pressure spike in the compressed air at each crank-shaft rotation at a given crank angle. The time interval of the successive pressure peaks is thus linked directly with the current speed of the crankshaft or with the current speed of the compressor input shaft.
- the pressure sensor of the air treatment unit pressure peaks which are generated during the air compression by a piston movement in a piston cylinder of a reciprocating compressor, detect by measurement. These measured values are forwarded to a control device for their evaluation.
- This pressure scanning can be done for example in an air circuit of the service brake of the vehicle and is preferably carried out at a defined speed of the drive motor, for example, at engine idle speed.
- the time difference (T) between two pressure peaks can be converted into the compressor speed (n_compressor).
- This compressor speed (n_Compressor) is compared with the engine speed (n_Motor), which is for example read from a data bus of the vehicle.
- the then known transmission ratio (i) between the drive shaft of the drive motor and the clutch input side is taken into account in the speed comparison.
- a transmission between the clutch output side and the compressor input shaft may also be considered, if any.
- the control unit checks whether there is a speed difference between the compressor speed (n_compressor) and the engine speed (n_motor) caused by the clutch. In particular, it is determined whether the actual compressor speed (n_compressor) is less than the engine speed (n_Motor) or less than the derived therefrom, expected compressor speed (n_ Kompressor). This speed difference is the slip of the clutch.
- a slip limit value it is expedient to allow a certain tolerance in the speed difference in order to avoid a misinterpretation. If, however, the predetermined slip limit value is exceeded and the slip is therefore too great, the method or the control device recognizes a near end of the torque transmission capability of the clutch due to wear of the friction surfaces and signals an imminent clutch failure. For example, this may be indicated to the driver by a red light on a slip symbol on the instrument panel of the vehicle. The vehicle can then be brought to the workshop within a certain mileage or operating hours to replace the nearly worn clutch in good time before a failure.
- a switch-off pressure (p_cut-off) in which the air compressor is decoupled from the drive motor in normal operation, is increased for a short time, that in a certain time interval following, the new switch-off pressure (p_cut-off) p_cut-off), and / or the pressure peaks expected in this time interval are checked, and if the expected pressure increase and / or the expected pressure peaks are absent, a compressor speed (n_compressor) of zero or approximately zero is concluded.
- the shutdown pressure of the air compressor may be increased from time to time for a short time interval by the air conditioning unit.
- a correspondingly higher torque to be transmitted compared to a normal operation is required.
- a nearly worn-out compressor clutch would be transmitted by attempting to transmit the higher torque for slipping. introduced. If the increased cut-off pressure is not achieved and instead no further increase in pressure occurs within a certain time interval and / or no pressure spikes can be detected by the air conditioning unit, this is interpreted as a nearly worn clutch which can not transmit the test increased torque and completely slips so that the input shaft of the air compressor can not be rotated. If the clutch slips completely, it is preferably opened to prevent overheating damage.
- This check may preferably be additionally performed to confirm a clutch slip already detected by means of the speed comparison of engine speed and compressor speed. Basically, however, even by this review an impending loss of coupling is recognizable.
- the total pressure in the compressed air system of the vehicle can be reduced by the air treatment unit in the protective mode.
- the pressure in the pneumatic system can be lowered by a corresponding control of a valve device of the air treatment unit to the reduced pressure and this value can be set as a new cut-off pressure for the air compressor.
- the method is carried out at least after each new switching on of the air compressor. However, it can also be carried out continuously in the respective delivery phases of the air compressor. As a result, the operational readiness of the air compressor is monitored at all times. It is also possible that the method in each case after a predetermined number of operating hours of the air compressor, after a predetermined number of driving kilometers of a vehicle equipped with the air compressor, at specified maintenance intervals and / or if necessary, on request of an operator is performed.
- a wear test of the compressor clutch according to the method of the invention may for example be an integral part of the service work during a maintenance stay of the vehicle in a workshop.
- the invention also relates to a vehicle, for example a commercial vehicle, with a clutch-controlled air compressor, which is operable to carry out a method according to at least one of the method claims.
- the method according to the invention can advantageously be carried out in addition to increase the reliability of the clutch wear detection yet.
- a more accurate wear test of the compressor clutch can be carried out with the aid of a pressure curve analysis in comparison to conventional methods.
- a Schonstru as he can be provided according to an embodiment of the invention can be used advantageously in each case with detected clutch slip.
- FIG. 2 is a diagram of a pressure curve of an air compression of a reciprocating compressor for determining the compressor speed
- FIG. 3a shows a diagram for torque transmission with an intact compressor clutch
- FIG. 3b shows a diagram for transmitting torque when the compressor clutch is almost worn
- Fig. 3c is a diagram for torque transmission at almost worn compressor clutch in a Schonippo.
- an air compressor 1 shown in FIG. 1 can be connected via a compressor clutch 2 designed as a friction clutch to a drive motor 3 designed as an internal combustion engine and can be separated therefrom.
- a clutch input side 4 of the compressor clutch 2 is connected to a drive shaft 6 of the drive motor 3 via a transmission 5 designed, for example, as a gear transmission.
- a clutch output side 7 of the compressor clutch 2 is connected to a compressor input shaft 8 of the air compressor 1.
- the air compressor 1 is formed in the embodiment shown as a two-cylinder piston compressor. This type of construction, which is frequently used in commercial vehicles, is known, for example from DE 10 2010 034 409 A1, and therefore does not need to be explained in more detail.
- the air compressor 1 accordingly has a crankcase 9, in which the compressor input shaft 8 designed here as a crankshaft is rotatably mounted.
- the compressor input shaft 8 is connected via connecting rods with a first piston 10 which moves in a first cylinder 1 1, and with a second piston 12 which moves in a second cylinder 13.
- the compressor chamber 14 is pneumatically connected via a connecting line 15 with an electronic air treatment unit 1 6.
- Such an air treatment unit 1 6 is described for example in DE 10 201 1 107 490 A1 and therefore need not be explained in detail at this point.
- the air treatment unit 16 is connected via a control line 26 to a control unit 29, so that electropneumatic valves of the air treatment unit 1 6 are controllable by the control unit 29.
- the air treatment unit 1 6 has several separate air circuits, of which in Fig. 1, only a first air circuit 17 and a second air circuit 18, for example, a service brake, and a third air circuit 19, for example a parking brake, are indicated.
- the first air circuit 17 has a first compressed air reservoir 20 and the second air circuit 18 has a second compressed air reservoir 21.
- a further accumulator is provided only optional and therefore shown with a dashed line.
- the air treatment unit 1 6 has a pressure sensor 24 with a plurality of pressure sensors, of which a first pressure sensor 22 is connected to the connecting line 15.
- An illustrated second pressure sensor 23 is connected to the first air circuit 17.
- the two pressure sensors 22, 23 are connected via sensor lines 27, 28 to the control unit 29.
- the control unit 29 is also connected via a further sensor line 25 with a speed sensor on the drive motor 3, which detects the speed n_Motor of the drive shaft 6 of the drive motor 3. This speed information can also be read by a CAN bus of the vehicle.
- a warning device designed as a warning device 30 is present, which is connected via a signal line 31 to the control unit 29.
- the control unit 29 and the air treatment unit 1 6 can also be structurally combined in a housing, not shown.
- the designed as a piston compressor air compressor 1 of FIG. 1 compresses air in a cyclic operation, which is characterized by the movement of the piston 10, 12 in the cylinders 1 1, 13.
- This compression of air can be represented in a time-dependent pressure curve, which is characteristic Having pressure peaks, which arise at the time of the respective dead center of the piston movement.
- the first cycle cyh ends in each case at top dead center at a crank angle KW of 0 ° or 360 °.
- the second cycle cyl2 ends in each case at top dead center at a crank angle KW of 180 °.
- each piston 10, 12 at a certain crank angle KW generated at each full crankshaft revolution each have a pressure peak.
- the time interval between the pressure peaks of this pressure profile is thus directly linked to the current speed n_compressor of the compressor input shaft 8.
- the pressure profile can be detected continuously, for example, with the second pressure sensor 23 in the first air circuit 17 of the service brake.
- the observation of the pressure cycle in one of the two cylinders 11, 13, for example in the first cycle cyh, which is assigned to the first cylinder 11, is sufficient.
- a pressure peak peak_1, peak_2, etc. is generated in each case.
- the compressor speed n_compressor corresponds to the clutch output speed n_coupling output, since in the exemplary embodiment shown, the clutch output side 7 is connected directly to the compressor input shaft 8.
- the engine speed n_Motor is assumed to be known. As mentioned, this can be read from a data bus CAN of the vehicle (FIG. 1). Since the compressor clutch 2 only indirectly, so via the transmission 5 with the drive shaft 6 of the drive motor sector 3 is connected, the predetermined ratio i of the transmission 5 must be taken into account.
- the speed comparison is performed during the measurement to simplify the evaluation at a defined engine speed n_Motor, for example, at the idle speed of the drive motor.
- n_slip 0.
- a slip limit n_Schlupf_lim> 0 is specified for the compressor clutch 2.
- the slip limit n_Schlupf_lim> 0 is selected so that the driver is likely to have sufficient opportunity to exchange a nearly worn compressor clutch 2 in a certain period and / or after a certain distance, for example, at the latest after the next 5000 km.
- FIG. 3a, 3b and 3c show a torque transmission test of the compressor clutch 2 and a gentle operation of the air compressor 1 is a diagram in which three example cases of a calculated torque M_cal and an actual transmittable torque M_trans are faced. In the first example case according to FIG.
- the switch-off pressure p_cut-off has been increased from normally 12 bar to 14.5 bar.
- the compressor clutch 2 can transmit the torque M required for the greater air compression, for example increased by about 30% to 210 Nm.
- M_trans 170 Nm may still be enough for a relatively short period of time for the normal operation of the vehicle. However, it is certainly sufficient for a longer period of time for a Schon compassion shown in Fig. 3c.
- the switch-off pressure p_cut-off was lowered to 9 bar.
- the torque to be transmitted M is thereby reduced by about 20%, for example, only 140 Nm.
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Abstract
The invention relates to a method for monitoring a clutch-controlled air compressor (1) of a vehicle. In a transfer phase of the air compressor (1), at least the following steps are carried out: (a) detecting the current motor rotational speed (n_motor) of the drive motor (3) and determining the clutch input rotational speed (n_clutch input) from the detected motor rotational speed (n_motor) and optionally a fixed ratio (i) of a transmission (5) between the drive shaft (6) and the clutch input side (4), (b) ascertaining the current compressor rotational speed (n_compressor) by means of a pressure curve analysis of the air pressure generated by the air compressor (1), (c) determining the clutch output rotational speed (n_clutch output) from the ascertained compressor rotational speed (n_compressor) and optionally a fixed ratio between the clutch output side (7) and the compressor input shaft (8), (d) comparing the clutch input rotational speed (n_clutch input) with the clutch output rotational speed (n_clutch output) by forming the rotational speed difference (n_slip) in accordance with n_slip = n_clutch input – n_clutch output, (e) specifying a slip threshold n_slip_lim > 0 for the compressor clutch (2), (f) detecting a clutch slip of the compressor clutch (2) if the ascertained rotational speed difference (n_slip) is greater than the slip threshold (n_slip_lim) [n_slip > = n_slip_lim], and (g) generating and outputting a warning signal and/or a service display in the event of a detected clutch slip.
Description
Verfahren zur Überwachung eines kupplungsgesteuerten Luftkompressors eines Fahrzeugs Method for monitoring a clutch-controlled air compressor of a vehicle
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Überwachung eines kupplungsgesteuerten Luftkompressors eines Fahrzeugs, bei dem der Luftkompressor in Förderphasen zur Drucklufterzeugung für eine elektronische Luftaufbereitungseinheit des Fahrzeugs durch einen Antriebsmotor angetrieben wird und außerhalb der Förderphasen durch eine steuerbare Kompressorkupplung von dem Antriebsmotor abgekoppelt ist, wobei die Kompressorkupplung als Reibungskupplung ausgebildet und zwischen dem Antriebsmotor und dem Luftkompressor angeordnet ist, und wobei eine Kupplungseingangsseite der Kompressorkupplung mit einer Antriebswelle des Antriebsmotors sowie eine Kupplungsausgangseite der Kompressorkupplung mit einer Kompressoreingangswelle des Luftkompressors mittelbar oder unmittelbar verbunden ist. Außerdem betrifft die Erfindung ein Fahrzeug mit einem Luftkompressor, mit dem ein solches Verfahren durchführbar ist. The invention relates to a method for monitoring a clutch-controlled air compressor of a vehicle, wherein the air compressor is driven in delivery phases for generating compressed air for an electronic air treatment unit of the vehicle by a drive motor and is decoupled from the drive motor outside the delivery phases by a controllable compressor clutch, wherein the compressor clutch Friction clutch is formed and disposed between the drive motor and the air compressor, and wherein a clutch input side of the compressor clutch with a drive shaft of the drive motor and a clutch output side of the compressor clutch is directly or indirectly connected to a compressor input shaft of the air compressor. Moreover, the invention relates to a vehicle with an air compressor, with which such a method is feasible.
Elektronische Luftaufbereitungseinheiten werden in Kraftfahrzeugen, überwiegend in Nutzfahrzeugen, zur Druckluftversorgung pneumatischer Systeme genutzt. Derartige Luftaufbereitungseinheiten sind üblicherweise in unterschiedliche Luftkreise unterteilt und dienen beispielsweise dem Betrieb von Bremsanlagen und verschiedenen Nebenverbrauchern, wie beispielsweise einer Kupplung oder einem Getriebe, oder einer Luftfederanlage. Zur Drucklufterzeugung wird ein Luftkompressor eingesetzt, der, gesteuert durch die Luftaufbereitungseinheit, aus der Atmosphäre angesaugte Luft verdichtet. Die Luftaufbereitungseinheit schaltet zwischen Förderphasen, in denen Druckluft benötigt wird, und Leerlaufphasen, in denen der Kompressor antriebslos oder drucklos geschaltet ist, um. Die geförderte Druckluft wird bedarfsweise, geregelt durch die Luftaufbereitungseinheit, den verschiedenen pneumatischen Verbrauchern des Fahrzeugs zur Verfügung stellt. Electronic air treatment units are used in motor vehicles, mainly in commercial vehicles, for supplying compressed air to pneumatic systems. Such air treatment units are usually divided into different air circuits and serve, for example, the operation of brake systems and various auxiliary consumers, such as a clutch or a transmission, or an air spring system. For the production of compressed air, an air compressor is used which, controlled by the air treatment unit, compresses air drawn in from the atmosphere. The air conditioning unit switches between pumping phases in which compressed air is needed and idle phases in which the compressor is switched off or de-pressurized. The conveyed compressed air is, if necessary, regulated by the air treatment unit, the various pneumatic consumers of the vehicle provides.
Der Luftkompressor kann direkt an einen Verbrennungsmotors des Fahrzeugs angeflanscht und von diesem angetrieben werden. Hierzu ist der Luftkompressor über ein
Zahnradgetriebe oder einen Zugmitteltrieb entweder ständig mit der Antriebswelle des Motors verbunden oder durch eine steuerbare Kompressorkupplung von der Antriebswelle abkoppelbar. The air compressor can be flanged directly to an internal combustion engine of the vehicle and driven by this. For this the air compressor is over Gear transmission or a traction drive either permanently connected to the drive shaft of the engine or decoupled by a controllable compressor clutch from the drive shaft.
Die DE 10 2010 033 539 A1 und die DE 10 201 1 100 512 A1 beschreiben beispielhaft Verfahren zur Steuerung von Druckluftsystemen für Nutzfahrzeuge mit Kompressoren, welche mit dem Antriebsmotor gekoppelt oder über eine Kupplung koppelbar sein können. DE 10 2010 033 539 A1 and DE 10 201 1 100 512 A1 describe by way of example methods for controlling compressed air systems for commercial vehicles with compressors, which can be coupled to the drive motor or coupled via a coupling.
Die von dem Luftkompressor verdichtete Luft wird in einem Druckluftspeicher gespeichert. Sobald der Druck in dem Speicher ein Maximum erreicht, schaltet die Luftaufbereitungseinheit den Förderbetrieb aus. Wenn der Druck in dem Druckluftspeicher ein Minimum erreicht, schaltet die Luftaufbereitungseinheit den Luftkompressor zurück in den Förderbetrieb. Dann durchläuft der Kompressor einen erneuen Zyklus, um den Speicher wieder aufzufüllen. Zwischen den Zyklen läuft ein ständig antriebsverbundener Luftkompressor über eine Ventilsteuerung drucklos mit, ein kupplungsgeregelter Luftkompressor wir hingegen vom Antrieb abgekoppelt und läuft nicht mit. Kupplungsgeregelte Luftkompressoren haben den Vorteil, dass durch das vollständige Abkoppeln des Luftkompressors in denjenigen Phasen, in denen keine Luftverdichtung erforderlich ist, eine vergleichsweise größere Energieeinsparung beim Antriebsmotor erreicht werden kann. The air compressed by the air compressor is stored in a compressed air reservoir. As soon as the pressure in the reservoir reaches a maximum, the air treatment unit switches off the conveying operation. When the pressure in the compressed air reservoir reaches a minimum, the air treatment unit switches the air compressor back into the conveying mode. Then the compressor goes through a new cycle to replenish the reservoir. Between the cycles, a continuously driven air compressor runs without pressure via a valve control, whereas a clutch-controlled air compressor is disconnected from the drive and does not run with it. Clutch-controlled air compressors have the advantage that by completely decoupling the air compressor in those phases in which no air compression is required, a comparatively greater energy saving in the drive motor can be achieved.
Allerdings ist die Nutzungsdauer einer als Reibungskupplung ausgebildeten Kompressorkupplung durch den betriebsbedingten Verschleiß an der Kupplungsscheibe begrenzt. Am Ende dieser Nutzungsdauer beginnt die Kupplung zu schlupfen. Das ist derjenige Zeitpunkt, zu dem die Kupplung ausgetauscht werden sollte, um einem Ausfall des Luftkompressors sowie mögliche Folgeschäden und Kosten für unplanmäßige Fahrzeugstopps zuvorzukommen. Wenn es zu einem Versagen des Luftkompressors aufgrund von Kupplungsverschleiß kommt, geschieht dies plötzlich und ohne jede Warnung für den Fahrer des Fahrzeugs. Das Fahrzeug muss dann gegebenenfalls zur nächsten Werkstatt abgeschleppt werden.
Aus der DE 10 2008 005 437 A1 ist ein Verfahren zur Steuerung eines Systems aus einem Kompressor, einem Steuergerät und einer dem Kompressor zugeordneten Kupplung bekannt, bei dem eine Überwachungsroutine ausgeführt wird, in deren Rahmen die Kupplung mittels eines Signals des Steuergeräts geöffnet oder geschlossen werden kann, um eine Beschädigung von Kupplung, Kompressor und dem Kompressor nachgeordneten Komponenten zu vermeiden. Im Rahmen der Überwachungsroutine kann ein Schlupf der geschlossenen Kupplung mittels einer Überwachung der Kompressordrehzahl erkannt werden. Bei der bekannten Schlupfüberwachung wird zunächst geprüft, ob die Kupplung seit einer bestimmten Zeitspanne geschlossen ist. Danach wird geprüft, ob die aktuelle Kompressordrehzahl ungleich einer erwarteten Kompressordrehzahl plus/minus einem Toleranzwert ist. Anschließend wird geprüft, ob die Differenz aus der aktuellen Kompressordrehzahl und der erwarteten Kompressordrehzahl plus/minus dem Toleranzwert innerhalb eines bestimmten Zeitintervalls anwächst und gegebenenfalls überprüft, ob ein Zähler größer als ein maximal erlaubter Wert für diesen Zähler ist. Falls ja, wird ein optisches oder akustisches Warnsignal an einem Display ausgegeben. However, the useful life of a friction clutch designed as a compressor clutch is limited by the operational wear on the clutch disc. At the end of this service life, the clutch begins to slip. This is the time when the clutch should be replaced to anticipate air compressor failure and possible consequential damage and cost of unscheduled vehicle stops. If there is a failure of the air compressor due to clutch wear, this happens suddenly and without any warning to the driver of the vehicle. If necessary, the vehicle must be towed to the nearest workshop. From DE 10 2008 005 437 A1 a method for controlling a system comprising a compressor, a control device and a compressor associated with the clutch is known, in which a monitoring routine is performed, in the context of which the clutch is opened or closed by means of a signal of the control unit can be to avoid damaging the clutch, compressor and the compressor downstream components. As part of the monitoring routine, a slip of the closed clutch can be detected by monitoring the compressor speed. In the known slip monitoring is first checked whether the clutch has been closed for a certain period of time. Thereafter, it is checked whether the current compressor speed is not equal to an expected compressor speed plus / minus a tolerance value. It is then checked whether the difference between the current compressor speed and the expected compressor speed plus / minus the tolerance value increases within a certain time interval and, if necessary, checks whether a counter is greater than a maximum permissible value for this counter. If so, an audible or visual warning signal is output on a display.
Vor diesem Hintergrund lag der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren vorzuschlagen, mit dem die Betriebssicherheit eines kupplungsgesteuerten Luftkompressors erhöht wird und das zudem kostengünstig implementierbar sowie einfach betreibbar ist. Insbesondere soll ein drohender, verschleißbedingter Ausfall einer Kompressorkupplung frühzeitig erkannt werden. Dabei soll das Verfahren ohne zusätzlichen Aufwand für eine Drehzahlsensorik des Luftkompressors auskommen. Insbesondere soll das Verfahren an Luftkompressoren für Luftaufbereitungseinheiten in Nutzfahrzeugen durchführbar sein. Against this background, the invention has the object to propose a method with which the reliability of a clutch-controlled air compressor is increased and which is also inexpensive to implement and easy to operate. In particular, a threatening, wear-related failure of a compressor clutch should be detected early. The process should manage without additional effort for a speed sensor of the air compressor. In particular, the method should be feasible on air compressors for air treatment units in commercial vehicles.
Die Lösung dieser Aufgabe ergibt sich aus den Merkmalen des Hauptanspruchs, während vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung den Unteransprüchen entnehmbar sind. The solution of this problem arises from the features of the main claim, while advantageous embodiments and further developments of the invention are the dependent claims can be removed.
Der Erfindung lag die Erkenntnis zugrunde, dass bei einem reibungskupplungsgesteuerten Luftkompressor ein einwandfreier Druckluftförderbetrieb von der korrekten Funktion der Kompressorkupplung abhängt. Demnach wird die Luftverdichtung im Förderbe-
trieb durch eine verschleißbedingte Beeinträchtigung der Drehmomentübertragungsfähigkeit der Kompressorkupplung beeinflusst und gestört. Am Ende ihrer Nutzungsdauer beginnt die Kupplung zu schlupfen. Ist die Kupplung verschlissen, dreht sie ohne Vorwarnung durch und der Kompressor kann nicht mehr angetrieben werden, und er ist dadurch nicht weiter fähig, Druckluft dem Fahrzeug zur Verfügung zu stellen. Ein beginnender Kupplungsschlupf zeichnet sich jedoch schon vor einem Totalausfall der Kupplung ab, wenn die Kompressordrehzahl gegenüber der Motordrehzahl zurückbleibt und/oder das maximal übertragbare Drehmoment der Kompressorkupplung abnimmt. Dies kann ohne direkte Erfassung der Kompressordrehzahl anhand einer Betrachtung des Druckverlaufs bei einer regulären und/oder bei einer testweise verändert durchgeführten Luftverdichtung in einem der Luftkreise der Luftaufbereitungseinheit des Fahrzeugs erkannt und per Warnsignal dem Fahrer mitgeteilt werden. The invention was based on the finding that in a friction clutch-controlled air compressor, a perfect compressed air delivery operation depends on the correct function of the compressor clutch. Accordingly, the air compression in the was influenced and disturbed by a wear-related impairment of the torque transmission capability of the compressor clutch. At the end of its useful life, the clutch begins to slip. If the clutch is worn, it will spin without warning, and the compressor will not be able to run, and it will not be able to provide compressed air to the vehicle. An incipient clutch slip, however, is already apparent before a total failure of the clutch, when the compressor speed is lower than the engine speed and / or decreases the maximum transmissible torque of the compressor clutch. This can be detected without direct detection of the compressor speed based on a consideration of the pressure curve in a regular and / or modified in a test carried air compression in one of the air circuits of the air treatment unit of the vehicle and notified by warning signal to the driver.
Die Erfindung geht daher aus von einem Verfahren zur Überwachung eines kupplungsgesteuerten Luftkompressors eines Fahrzeugs, bei dem der Luftkompressor in Förderphasen zur Drucklufterzeugung für eine elektronische Luftaufbereitungseinheit des Fahrzeugs durch einen Antriebsmotor angetrieben wird und außerhalb der Förderphasen durch eine steuerbare Kompressorkupplung von dem Antriebsmotor abgekoppelt ist, wobei die Kompressorkupplung als Reibungskupplung ausgebildet und zwischen dem Antriebsmotor und dem Luftkompressor angeordnet ist, und wobei eine Kupplungseingangsseite der Kompressorkupplung mit einer Antriebswelle des Antriebsmotors sowie eine Kupplungsausgangseite der Kompressorkupplung mit einer Kompressoreingangswelle des Luftkompressors mittelbar oder unmittelbar verbunden ist. The invention is therefore based on a method for monitoring a clutch-controlled air compressor of a vehicle, in which the air compressor is driven in phases for generating compressed air for an electronic air treatment unit of the vehicle by a drive motor and is decoupled from the drive motor outside the delivery phases by a controllable compressor clutch the compressor clutch is formed as a friction clutch and disposed between the drive motor and the air compressor, and wherein a clutch input side of the compressor clutch with a drive shaft of the drive motor and a clutch output side of the compressor clutch is directly or indirectly connected to a compressor input shaft of the air compressor.
Zur Lösung der gestellten Aufgabe sieht die Erfindung vor, dass in einer Förderphase des Luftkompressors wenigstens folgende Verfahrensschritte durchgeführt werden:To achieve the object, the invention provides that at least the following method steps are carried out in a delivery phase of the air compressor:
(a) Erfassen der aktuellen Motordrehzahl (n_Motor) des Antriebsmotors und Bestimmen der Kupplungseingangsdrehzahl (n_Kupplungseingang) aus der erfassten Motordrehzahl (n_Motor) sowie gegebenenfalls einer festen Übersetzung (i) eines Getriebes zwischen der Antriebswelle und der Kupplungseingangsseite, (a) detecting the current engine speed (n_motor) of the drive motor and determining the clutch input speed (n_coupling input) from the detected engine speed (n_Motor) and optionally a fixed ratio (i) of a transmission between the drive shaft and the clutch input side,
(b) Ermitteln der aktuellen Kompressordrehzahl (n_Kompressor) mittels einer Druckverlaufsanalyse des durch den Luftkompressor erzeugten Luftdrucks,
(c) Bestimmen der Kupplungsausgangsdrehzahl (n_Kupplungsausgang) aus der ermittelten Kompressordrehzahl (n_Kompressor) und gegebenenfalls einer festen Übersetzung zwischen der Kupplungsausgangsseite und der Kompressoreingangswelle,(b) determining the current compressor speed (n_compressor) by means of a pressure curve analysis of the air pressure generated by the air compressor, (c) determining the clutch output speed (n_coupling output) from the determined compressor speed (n_compressor) and possibly a fixed ratio between the clutch output side and the compressor input shaft,
(d) Vergleichen der Kupplungseingangsdrehzahl (n_Kupplungseingang) mit der Kupplungsausgangsdrehzahl (n_Kupplungsausgang) durch Bilden der Drehzahldifferenz (n_Schlupf) gemäß der Gleichung n_Schlupf = n_Kupplungseingang - n_Kupp- lungsausgang, (d) comparing the clutch input speed (n_coupling input) with the clutch output speed (n_coupling output) by forming the speed difference (n_slip) according to the equation n_clutch = n_coupling input - n_coupling output,
(e) Vorgeben eines Schlupfgrenzwertes n_Schlupf_lim > 0 für die Kompressorkupplung, (e) specifying a slip limit n_slip_lim> 0 for the compressor clutch,
(f) Erkennen von Kupplungsschlupf der Kompressorkupplung, wenn die ermittelte Drehzahldifferenz (n_Schlupf) größer ist als der Schlupfgrenzwert (n_Schlupf_lim) (f) detecting clutch slip of the compressor clutch when the detected speed difference (n_slip) is greater than the slip threshold (n_slip_lim)
[n_Schlupf > = n_Schlupf_lim], und [n_slip> = n_slip_lim], and
(g) Erzeugen sowie Ausgeben eines Warnsignals und/oder einer Serviceanzeige bei erkanntem Kupplungsschlupf. (G) generating and outputting a warning signal and / or a service indicator when detected clutch slip.
Durch das Verfahren kann die Funktionsfähigkeit der Reibungskupplung eines kupplungsgesteuerten Kompressors überwacht und der Fahrer des Fahrzeugs rechtzeitig vor einem drohenden Ausfall des Luftkompressors aufgrund eines verschleißbedingten Durchrutschens der Kupplung gewarnt werden. Hierdurch kann der Fahrer einen unplanmäßigen, schadensbedingten Stopp des Fahrzeugs vermeiden. Gemäß der Erfindung ist dazu keine direkte Messung der Kompressordrehzahl erforderlich. Dadurch kann auf einen kostenaufwendigen Drehzahlsensor zur Erfassung der Kompressordrehzahl verzichtet werden. Ein drohendes Ende der Nutzungsdauer der Kupplung kann demnach aus dem Druckverlauf bei der Luftverdichtung abgeleitet werden. Die Werte des Druckverlaufs stehen durch eine in der Luftaufbereitungseinheit vorhandene herkömmliche Drucksensorik ohnehin zur Verfügung und können für die Durchführung des Verfahrens genutzt werden. Für das Verfahren sind lediglich eine Anpassung der Steuerungssoftware in der Luftaufbereitungseinheit sowie eine Anzeigemöglichkeit, beispielsweise ein rotes Warnlicht in einer Anzeigentafel, erforderlich. By the method, the operability of the friction clutch of a clutch-controlled compressor can be monitored and warned the driver of the vehicle in good time before an impending failure of the air compressor due to a wear-related slippage of the clutch. This allows the driver to avoid an unscheduled, damage-related stop of the vehicle. According to the invention, no direct measurement of the compressor speed is required for this purpose. This can be dispensed with a costly speed sensor for detecting the compressor speed. An imminent end of the service life of the clutch can therefore be derived from the pressure curve during the air compression. The values of the pressure curve are in any case available through a conventional pressure sensor system present in the air treatment unit and can be used for carrying out the method. For the method, only an adaptation of the control software in the air treatment unit and a display option, such as a red warning light in a display panel, required.
Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung kann vorgesehen sein, dass bei der Druckverlaufsanalyse in wenigstens einem Luftkreis der Luftaufbereitungseinheit oder in einem an diesen Luftkreis angeschlossenen Druckspeicher bei einer definierten Motor-
drehzahl (n_Motor) mittels einer Drucksensorik regelmäßig wiederkehrende Druckspitzen gemessen werden, welche während der Luftverdichtung von dem Luftkompressor erzeugt werden, und dass aus dem zeitlichen Abstand T von jeweils zwei unmittelbar aufeinander folgenden Druckspitzen (peak_1 , peak_2) die aktuelle Kompressordrehzahl (n_Kompressor) gemäß der Gleichung n_Kompressor = 1 /T ermittelt wird. According to one embodiment of the invention, it may be provided that in the pressure profile analysis in at least one air circuit of the air treatment unit or in a pressure accumulator connected to this air circuit at a defined engine speed. speed (n_Motor) by means of a pressure sensor regularly recurring pressure peaks are measured, which are generated during the air compression of the air compressor, and that from the time interval T of two immediately successive pressure peaks (peak_1, peak_2) the current compressor speed (n_Kompressor) according to Equation n_compressor = 1 / T is determined.
Luftkompressoren für Nutzfahrzeuge weisen häufig eine Kolben-Zylinder-Bauweise auf. Die DE 10 2010 034 409 A1 zeigt beispielsweise einen solchen Zweizylinder-Kolbenkompressor, bei dem in einem Kurbelgehäuse eine als Kurbelwelle ausgebildete Kompressoreingangswelle angeordnet ist. Oberhalb des Kurbelgehäuses befindet sich ein Zylinderblock mit den beiden Zylindern, in denen jeweils ein Kolben angeordnet ist. Bei der Luftverdichtung erzeugt jeder Kolben bei einem bestimmten Kurbelwinkel bei jeder vollen Kurbelwellenumdrehung jeweils eine Druckspitze in der Druckluft. Der zeitliche Abstand der aufeinander folgenden Druckspitzen ist somit direkt mit der aktuellen Drehzahl der Kurbelwelle beziehungsweise mit der aktuellen Drehzahl der Kompressoreingangswelle verknüpft. Air compressors for commercial vehicles often have a piston-cylinder design. DE 10 2010 034 409 A1, for example, shows such a two-cylinder reciprocating compressor in which a compressor input shaft designed as a crankshaft is arranged in a crankcase. Above the crankcase is a cylinder block with the two cylinders, in each of which a piston is arranged. In air compression, each piston generates a pressure spike in the compressed air at each crank-shaft rotation at a given crank angle. The time interval of the successive pressure peaks is thus linked directly with the current speed of the crankshaft or with the current speed of the compressor input shaft.
Demnach kann die Drucksensorik der Luftaufbereitungseinheit Druckspitzen, welche während der Luftverdichtung durch eine Kolbenbewegung in einem Kolbenzylinder eines Kolbenkompressors erzeugt werden, messtechnisch erfassen. Diese Messwerte werden an ein Steuerungsgerät zu deren Auswertung weitergeleitet. Diese Druckabtastung kann beispielsweise in einem Luftkreis der Betriebsbremse des Fahrzeugs erfolgen und wird vorzugsweise bei einer definierten Drehzahl des Antriebsmotors durchgeführt, beispielsweise bei Motorleerlaufdrehzahl. Die Zeitdifferenz (T) zwischen zwei Druckspitzen kann in die Kompressordrehzahl (n_Kompressor) umgerechnet werden. Diese Kompressordrehzahl (n_Kompressor) wird mit der Motordrehzahl (n_Motor) verglichen, welche beispielsweise von einem Datenbus des Fahrzeugs auslesbar ist. Falls der Kompressor über ein Getriebe, beispielsweise ein Zahnradpaar, angetrieben wird, wird das dann bekannte Übersetzungsverhältnis (i) zwischen der Antriebswelle des Antriebsmotors und der Kupplungseingangsseite bei dem Drehzahlvergleich berücksichtigt. Ein Getriebe zwischen der Kupplungsausgangsseite und der Kompressoreingangswelle kann ebenfalls berücksichtigt werden, falls vorhanden.
Das Steuerungsgerät prüft, ob eine durch die Kupplung verursachte Drehzahldifferenz zwischen der Kompressordrehzahl (n_Kompressor) und der Motordrehzahl (n_Motor) vorhanden ist. Insbesondere wird festgestellt, ob die tatsächliche Kompressordrehzahl (n_Kompressor) geringer ist als die Motordrehzahl (n_Motor) beziehungsweise kleiner ist als die daraus abgeleitete, erwartete Kompressordrehzahl (n_Kompressor). Diese Drehzahldifferenz ist der Schlupf der Kupplung. Durch einen Schlupfgrenzwert kann sinnvollerweise eine bestimmte Toleranz bei der Drehzahldifferenz zugelassen werden, um eine Fehlinterpretation zu vermeiden. Wird allerdings der vorgegebene Schlupfgrenzwert überschritten und ist demnach der Schlupf zu groß, erkennt das Verfahren beziehungsweise das Steuerungsgerät ein nahes Ende der Drehmomentübertragungsfähigkeit der Kupplung durch Verschleiß der Reibflächen und signalisiert einen bevorstehenden Kupplungsausfall. Beispielsweise kann dies dem Fahrer durch ein rotes Aufleuchten eines Schlupfsymbols an der Armaturentafel des Fahrzeugs angezeigt werden. Das Fahrzeug kann dann innerhalb einer bestimmten Fahrkilometerleistung oder Betriebsstundenzahl zur Werkstatt gebracht werden, um die nahezu verschlissene Kupplung rechtzeitig vor einem Ausfall auszutauschen. Accordingly, the pressure sensor of the air treatment unit pressure peaks, which are generated during the air compression by a piston movement in a piston cylinder of a reciprocating compressor, detect by measurement. These measured values are forwarded to a control device for their evaluation. This pressure scanning can be done for example in an air circuit of the service brake of the vehicle and is preferably carried out at a defined speed of the drive motor, for example, at engine idle speed. The time difference (T) between two pressure peaks can be converted into the compressor speed (n_compressor). This compressor speed (n_Compressor) is compared with the engine speed (n_Motor), which is for example read from a data bus of the vehicle. If the compressor is driven via a transmission, for example a pair of gears, the then known transmission ratio (i) between the drive shaft of the drive motor and the clutch input side is taken into account in the speed comparison. A transmission between the clutch output side and the compressor input shaft may also be considered, if any. The control unit checks whether there is a speed difference between the compressor speed (n_compressor) and the engine speed (n_motor) caused by the clutch. In particular, it is determined whether the actual compressor speed (n_compressor) is less than the engine speed (n_Motor) or less than the derived therefrom, expected compressor speed (n_Kompressor). This speed difference is the slip of the clutch. By means of a slip limit value, it is expedient to allow a certain tolerance in the speed difference in order to avoid a misinterpretation. If, however, the predetermined slip limit value is exceeded and the slip is therefore too great, the method or the control device recognizes a near end of the torque transmission capability of the clutch due to wear of the friction surfaces and signals an imminent clutch failure. For example, this may be indicated to the driver by a red light on a slip symbol on the instrument panel of the vehicle. The vehicle can then be brought to the workshop within a certain mileage or operating hours to replace the nearly worn clutch in good time before a failure.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung kann vorgesehen sein, dass bei einer Druckverlaufsanalyse ein Abschaltdruck (p_cut-off), bei welchem der Luftkompressor in einem Normalbetrieb vom Antriebsmotor abgekoppelt wird, kurzzeitig erhöht wird, dass in einem dann folgenden bestimmten Zeitintervall ein dem neuen Abschaltdruck (p_cut-off) entsprechender Druckanstieg und/oder die in diesem Zeitintervall erwarteten Druckspitzen überprüft werden, und dass bei einem Ausbleiben des erwarteten Druckanstiegs und/oder bei einem Ausbleiben der erwarteten Druckspitzen auf eine Kompressordrehzahl (n_Kompressor) von Null oder annähernd Null geschlossen wird. According to a further embodiment of the invention, it can be provided that, in a pressure curve analysis, a switch-off pressure (p_cut-off), in which the air compressor is decoupled from the drive motor in normal operation, is increased for a short time, that in a certain time interval following, the new switch-off pressure (p_cut-off) p_cut-off), and / or the pressure peaks expected in this time interval are checked, and if the expected pressure increase and / or the expected pressure peaks are absent, a compressor speed (n_compressor) of zero or approximately zero is concluded.
Demnach kann durch die Luftaufbereitungseinheit der Abschaltdruck des Luftkompressors von Zeit zu Zeit für ein kurzes Zeitintervall erhöht werden. Für die höhere Verdichtung ist ein entsprechend höheres zu übertragendes Drehmoment gegenüber einem Normalbetrieb erforderlich. Eine nahezu verschlissene Kompressorkupplung würde durch den Versuch das höhere Drehmoment zu übertragen zum Durchrutschen ge-
bracht. Wenn der erhöhte Abschaltdruck nicht erreicht wird und es stattdessen in einem bestimmten Zeitintervall zu keinem weiteren Druckanstieg kommt und/oder keine Druckspitzen durch die Luftaufbereitungseinheit nachgewiesen werden können, wird dies als eine nahezu verschlissene Kupplung interpretiert, welche das testweise erhöhte Drehmoment nicht übertragen kann und vollständig durchrutscht, so dass die Eingangswelle des Luftkompressor nicht gedreht werden kann. Falls die Kupplung vollständig durchrutscht, wird sie vorzugsweise zum Schutz vor Zerstörung durch Überhitzung geöffnet. Thus, the shutdown pressure of the air compressor may be increased from time to time for a short time interval by the air conditioning unit. For the higher compression, a correspondingly higher torque to be transmitted compared to a normal operation is required. A nearly worn-out compressor clutch would be transmitted by attempting to transmit the higher torque for slipping. introduced. If the increased cut-off pressure is not achieved and instead no further increase in pressure occurs within a certain time interval and / or no pressure spikes can be detected by the air conditioning unit, this is interpreted as a nearly worn clutch which can not transmit the test increased torque and completely slips so that the input shaft of the air compressor can not be rotated. If the clutch slips completely, it is preferably opened to prevent overheating damage.
Diese Überprüfung kann vorzugsweise zusätzlich durchgeführt werden, um einen mittels des Drehzahlvergleichs von Motordrehzahl und Kompressordrehzahl bereits erkannten Kupplungsschlupf zu bestätigen. Grundsätzlich ist jedoch auch schon allein durch diese Überprüfung ein drohender Kupplungsausfall erkennbar. This check may preferably be additionally performed to confirm a clutch slip already detected by means of the speed comparison of engine speed and compressor speed. Basically, however, even by this review an impending loss of coupling is recognizable.
Außerdem kann vorgesehen sein, dass bei erkanntem Kupplungsschlupf ein Schonbetrieb zum Schutz der Kompressorkupplung aktiviert wird, in dem der Abschaltdruck des Luftkompressors permanent, solange Kupplungsschlupf vorhanden ist, verringert wird. In addition, it can be provided that when the clutch slip is detected, a gentle operation for protecting the compressor clutch is activated, in which the cut-off pressure of the air compressor is permanently reduced as long as clutch slip is present.
Demnach kann, sobald ein bevorstehender Kupplungsausfall erkannt und signalisiert ist, der Gesamtdruck in der Druckluftanlage des Fahrzeugs durch die Luftaufbereitungseinheit im Schonbetrieb reduziert werden. Um die Kompressorkupplung sowie den Luftkompressor zu schützen und einen Ausfall zumindest verzögern zu können, kann der Druck im pneumatischen System durch eine entsprechend Ansteuerung einer Ventileinrichtung der Luftaufbereitungseinheit auf den reduzierten Druck abgelassen und dieser Wert als neuer Abschaltdruck für den Luftkompressor eingestellt werden. Accordingly, as soon as an imminent clutch failure is detected and signaled, the total pressure in the compressed air system of the vehicle can be reduced by the air treatment unit in the protective mode. In order to protect the compressor clutch and the air compressor and to be able to delay a failure at least, the pressure in the pneumatic system can be lowered by a corresponding control of a valve device of the air treatment unit to the reduced pressure and this value can be set as a new cut-off pressure for the air compressor.
Dadurch wird die Drehmomentlast auf die Kompressorkupplung im Vergleich zum Normalbetrieb verringert. Dies ermöglicht es dem Fahrer des Fahrzeugs die Kompressorkupplung beziehungsweise den kompletten Luftkompressor mit der Kupplung rechtzeitig vor einem Ausfall, also innerhalb einer bestimmten Betriebszeit und/oder innerhalb einer bestimmten Fahrkilometerleistung auszutauschen. Innerhalb des Schonbetriebs, werden der Kupplungsbetrieb und die Druckluftversorgung für das Fahrzeug wei-
terhin auf einem Minimalniveau gesichert. Nach dem Austausch der Kompressorkupplung wird der Schonbetrieb beendet und der Normalbetrieb wieder aktiviert. This reduces the torque load on the compressor clutch compared to normal operation. This makes it possible for the driver of the vehicle to replace the compressor clutch or the complete air compressor with the clutch in good time before a failure, ie within a certain operating time and / or within a certain distance traveled. Within the gentle mode, the clutch operation and the compressed air supply for the vehicle are switched off. secured at a minimum level. After replacing the compressor clutch, the gentle mode is ended and normal operation is reactivated.
Es ist vorteilhaft, wenn das Verfahren zumindest nach jedem neuen Einschalten des Luftkompressors durchgeführt wird. Es kann jedoch auch kontinuierlich in den jeweiligen Förderphasen des Luftkompressors durchgeführt werden. Dadurch wird die Betriebsbereitschaft des Luftkompressors jederzeit überwacht. Möglich ist es auch, dass das Verfahren jeweils nach einer vorgegebenen Anzahl von Betriebsstunden des Luftkompressors, nach einer vorgegebenen Anzahl von Fahrkilometern eines mit dem Luftkompressor ausgestatteten Fahrzeugs, in festgelegten Wartungsintervallen und/oder bedarfsweise auf Anforderung eines Bedieners durchgeführt wird. Eine Verschleißprüfung der Kompressorkupplung gemäß dem Verfahren der Erfindung kann beispielsweise ein fester Bestandteil der Servicearbeiten bei einem Wartungsaufenthalt des Fahrzeugs in einer Werkstatt sein. It is advantageous if the method is carried out at least after each new switching on of the air compressor. However, it can also be carried out continuously in the respective delivery phases of the air compressor. As a result, the operational readiness of the air compressor is monitored at all times. It is also possible that the method in each case after a predetermined number of operating hours of the air compressor, after a predetermined number of driving kilometers of a vehicle equipped with the air compressor, at specified maintenance intervals and / or if necessary, on request of an operator is performed. A wear test of the compressor clutch according to the method of the invention may for example be an integral part of the service work during a maintenance stay of the vehicle in a workshop.
Schließlich betrifft die Erfindung auch ein Fahrzeug, beispielsweise ein Nutzfahrzeug, mit einem kupplungsgesteuerten Luftkompressor, welcher zur Durchführung eines Verfahrens nach wenigstens einem der Verfahrensansprüche betreibbar ist. Finally, the invention also relates to a vehicle, for example a commercial vehicle, with a clutch-controlled air compressor, which is operable to carry out a method according to at least one of the method claims.
An dieser Stelle sei angemerkt, dass bei kupplungsgesteuerten Luftkompressoren, welche bereits über einen Drehzahlsensor zur direkten Messung der Kompressordrehzahl verfügen, das Verfahren gemäß der Erfindung vorteilhaft zusätzlich durchgeführt werden kann, um die Sicherheit der Kupplungsverschleißerkennung noch zu erhöhen. Insbesondere kann mit Hilfe einer Druckverlaufsanalyse gegenüber herkömmlichen Verfahren eine genauere Verschleißprüfung der Kompressorkupplung durchgeführt werden. Ein Schonbetrieb wie er nach einem Ausführungsbeispiel der Erfindung vorgesehen sein kann, ist in jedem Fall bei erkanntem Kupplungsschlupf vorteilhaft einsetzbar. It should be noted that in clutch-controlled air compressors, which already have a speed sensor for direct measurement of the compressor speed, the method according to the invention can advantageously be carried out in addition to increase the reliability of the clutch wear detection yet. In particular, a more accurate wear test of the compressor clutch can be carried out with the aid of a pressure curve analysis in comparison to conventional methods. A Schonbetrieb as he can be provided according to an embodiment of the invention can be used advantageously in each case with detected clutch slip.
Die Erfindung wird nachstehend anhand von in der beigefügten Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert. In der Zeichnung zeigt
Fig. 1 einen prinzipiellen Aufbau zur Durchführung des Verfahrens gemäß der Erfindung, The invention will be explained in more detail with reference to embodiments illustrated in the accompanying drawings. In the drawing shows 1 shows a basic structure for carrying out the method according to the invention,
Fig. 2 ein Diagramm eines Druckverlaufs einer Luftverdichtung eines Kolbenkompressors zur Ermittlung der Kompressordrehzahl, und 2 is a diagram of a pressure curve of an air compression of a reciprocating compressor for determining the compressor speed, and
Fig. 3a ein Diagramm zur Drehmomentübertragung bei intakter Kompressorkupplung, Fig. 3b ein Diagramm zur Drehmomentübertragung bei nahezu verschlissener Kompressorkupplung, 3a shows a diagram for torque transmission with an intact compressor clutch, FIG. 3b shows a diagram for transmitting torque when the compressor clutch is almost worn,
Fig. 3c ein Diagramm zur Drehmomentübertragung bei nahezu verschlissener Kompressorkupplung in einem Schonbetrieb. Fig. 3c is a diagram for torque transmission at almost worn compressor clutch in a Schonbetrieb.
Demnach ist ein in Fig. 1 dargestellter Luftkompressor 1 über eine als Reibungskupplung ausgebildete Kompressorkupplung 2 mit einem als Verbrennungsmotor ausgebildeten Antriebsmotor 3 verbindbar und von diesem trennbar. Eine Kupplungseingangsseite 4 der Kompressorkupplung 2 ist über ein beispielsweise als Zahnradgetriebe ausgebildetes Getriebe 5 mit einer Antriebswelle 6 des Antriebsmotors 3 verbunden. Eine Kupplungsausgangsseite 7 der Kompressorkupplung 2 ist mit einer Kompressoreingangswelle 8 des Luftkompressors 1 verbunden. Durch Schließen der Kompressorkupplung 2 kann der Luftkompressor 1 bei laufenden Antriebsmotor 3 in den Förderbetrieb geschaltet werden. Durch Öffnen der Kompressorkupplung 2 ist der Luftkompressor 1 vom Antriebsmotor 3 abkoppelbar. Accordingly, an air compressor 1 shown in FIG. 1 can be connected via a compressor clutch 2 designed as a friction clutch to a drive motor 3 designed as an internal combustion engine and can be separated therefrom. A clutch input side 4 of the compressor clutch 2 is connected to a drive shaft 6 of the drive motor 3 via a transmission 5 designed, for example, as a gear transmission. A clutch output side 7 of the compressor clutch 2 is connected to a compressor input shaft 8 of the air compressor 1. By closing the compressor clutch 2, the air compressor 1 can be switched to the conveying mode when the drive motor 3 is running. By opening the compressor clutch 2, the air compressor 1 can be decoupled from the drive motor 3.
Der Luftkompressor 1 ist in dem gezeigten Ausführungsbeispiel als ein Zweizylinder- Kolbenkompressor ausgebildet. Diese in Nutzfahrzeugen häufig verwendete Bauform ist bekannt, beispielsweise aus der DE 10 2010 034 409 A1 , und muss daher nicht näher erläutert werden. Der Luftkompressor 1 weist demnach ein Kurbelgehäuse 9 auf, in dem die hier als Kurbelwelle ausgebildete Kompressoreingangswelle 8 drehbar gelagert ist. Die Kompressoreingangswelle 8 ist über Pleuel mit einem ersten Kolben 10, welcher sich in einem ersten Zylinder 1 1 bewegt, sowie mit einem zweiten Kolben 12, welcher sich in einem zweiten Zylinder 13 bewegt, verbunden. Durch die Kolbenbewegung wird angesaugte Atmosphärenluft in einem Kompressorraum 14 verdichtet.
Der Kompressorraum 14 ist über eine Verbindungsleitung 15 mit einer elektronischen Luftaufbereitungseinheit 1 6 pneumatisch verbunden. Eine derartige Luftaufbereitungseinheit 1 6 ist beispielsweise in der DE 10 201 1 107 490 A1 beschrieben und muss daher an dieser Stelle nicht im Einzelnen erläutert werden. Die Luftaufbereitungseinheit 16 ist über eine Steuerungsleitung 26 mit einem Steuerungsgerät 29 verbunden, so dass elektropneumatische Ventile der Luftaufbereitungseinheit 1 6 von dem Steuerungsgerät 29 ansteuerbar sind. The air compressor 1 is formed in the embodiment shown as a two-cylinder piston compressor. This type of construction, which is frequently used in commercial vehicles, is known, for example from DE 10 2010 034 409 A1, and therefore does not need to be explained in more detail. The air compressor 1 accordingly has a crankcase 9, in which the compressor input shaft 8 designed here as a crankshaft is rotatably mounted. The compressor input shaft 8 is connected via connecting rods with a first piston 10 which moves in a first cylinder 1 1, and with a second piston 12 which moves in a second cylinder 13. By the piston movement sucked atmospheric air is compressed in a compressor chamber 14. The compressor chamber 14 is pneumatically connected via a connecting line 15 with an electronic air treatment unit 1 6. Such an air treatment unit 1 6 is described for example in DE 10 201 1 107 490 A1 and therefore need not be explained in detail at this point. The air treatment unit 16 is connected via a control line 26 to a control unit 29, so that electropneumatic valves of the air treatment unit 1 6 are controllable by the control unit 29.
Die Luftaufbereitungseinheit 1 6 weist mehrere separate Luftkreise auf, von denen in Fig. 1 lediglich ein erster Luftkreis 17 und ein zweiter Luftkreis 18, beispielsweise einer Betriebsbremse, sowie ein dritter Luftkreis 19, beispielsweise einer Feststellbremse, angedeutet sind. Der erste Luftkreis 17 weist einen ersten Druckluftspeicher 20 und der zweite Luftkreis 18 einen zweiten Druckluftspeicher 21 auf. Bei dem dritten Luftkreis 19 ist ein weiterer Druckspeicher lediglich optional vorgesehen und daher mit gestrichelter Linie dargestellt. Die Luftaufbereitungseinheit 1 6 weist eine Drucksensorik 24 mit mehreren Drucksensoren auf, von denen ein erster Drucksensor 22 an die Verbindungsleitung 15 angeschlossen ist. Ein dargestellter zweiter Drucksensor 23 ist an den ersten Luftkreis 17 angeschlossen. Die beiden Drucksensoren 22, 23 sind über Sensorleitungen 27, 28 mit dem Steuerungsgerät 29 verbunden. Das Steuerungsgerät 29 ist auch über eine weitere Sensorleitung 25 mit einem Drehzahlsensor an dem Antriebsmotor 3 verbunden, welcher die Drehzahl n_Motor der Antriebswelle 6 des Antriebsmotors 3 erfasst. Diese Drehzahlinformation kann aber auch von einem CAN-Bus des Fahrzeugs ausgelesen werden. Außerdem ist eine als Warnleuchte ausgebildete Anzeigevorrichtung 30 vorhanden, welche über eine Signalleitung 31 mit dem Steuerungsgerät 29 verbunden ist. Das Steuerungsgerät 29 und die Luftaufbereitungseinheit 1 6 können auch in einem nicht dargestellten Gehäuse baulich zusammengefasst ausgebildet ein. The air treatment unit 1 6 has several separate air circuits, of which in Fig. 1, only a first air circuit 17 and a second air circuit 18, for example, a service brake, and a third air circuit 19, for example a parking brake, are indicated. The first air circuit 17 has a first compressed air reservoir 20 and the second air circuit 18 has a second compressed air reservoir 21. In the third air circuit 19, a further accumulator is provided only optional and therefore shown with a dashed line. The air treatment unit 1 6 has a pressure sensor 24 with a plurality of pressure sensors, of which a first pressure sensor 22 is connected to the connecting line 15. An illustrated second pressure sensor 23 is connected to the first air circuit 17. The two pressure sensors 22, 23 are connected via sensor lines 27, 28 to the control unit 29. The control unit 29 is also connected via a further sensor line 25 with a speed sensor on the drive motor 3, which detects the speed n_Motor of the drive shaft 6 of the drive motor 3. This speed information can also be read by a CAN bus of the vehicle. In addition, a warning device designed as a warning device 30 is present, which is connected via a signal line 31 to the control unit 29. The control unit 29 and the air treatment unit 1 6 can also be structurally combined in a housing, not shown.
Der als Kolbenkompressor ausgebildete Luftkompressor 1 gemäß Fig. 1 verdichtet Luft in einem zyklischen Arbeitsvorgang, welcher durch die Bewegung der Kolben 10, 12 in den Zylindern 1 1 , 13 gekennzeichnet ist. Diese Kompression von Luft kann in einem zeitabhängigen Druckverlaufsdiagramm dargestellt werden, welches charakteristische
Druckspitzen aufweist, die zum Zeitpunkt des jeweiligen Totpunkts der Kolbenbewegung entstehen. The designed as a piston compressor air compressor 1 of FIG. 1 compresses air in a cyclic operation, which is characterized by the movement of the piston 10, 12 in the cylinders 1 1, 13. This compression of air can be represented in a time-dependent pressure curve, which is characteristic Having pressure peaks, which arise at the time of the respective dead center of the piston movement.
Ein derartiges Druckverlaufsdiagramm zeigt Fig. 2. Darin ist der zeitliche Druckverlauf p(t) für zwei erste Zyklen cyh des ersten Zylinders 1 1 sowie für zwei zweite Zyklen cyl2 des zweiten Zylinders 13 gegen den Kurbelwinkel KW der Kompressoreingangswelle 8 aufgetragen, wobei die Zuordnung der Zylinder 1 1 , 13 zu den Zyklen willkürlich vorgenommen worden ist. Demnach endet der erste Zyklus cyh jeweils im oberen Totpunkt bei einem Kurbelwinkel KW von 0° beziehungsweise 360°. Der zweite Zyklus cyl2 endet jeweils im oberen Totpunkt bei einem Kurbelwinkel KW von 180°. Bei der Luftverdichtung erzeugt demnach jeder Kolben 10, 12 bei einem bestimmten Kurbelwinkel KW bei jeder vollen Kurbelwellenumdrehung jeweils eine Druckspitze. Der zeitliche Abstand der Druckspitzen dieses Druckprofils ist somit direkt mit der aktuellen Drehzahl n_Kompressor der Kompressoreingangswelle 8 verknüpft. Das Druckprofil kann beispielsweise mit dem zweiten Drucksensor 23 im ersten Luftkreis 17 der Betriebsbremse kontinuierlich erfasst werden. 2 shows therein the time pressure curve p (t) for two first cycles cyh of the first cylinder 11 and for two second cycles cyl2 of the second cylinder 13 against the crank angle KW of the compressor input shaft 8, the assignment of the Cylinder 1 1, 13 has been made arbitrary to the cycles. Accordingly, the first cycle cyh ends in each case at top dead center at a crank angle KW of 0 ° or 360 °. The second cycle cyl2 ends in each case at top dead center at a crank angle KW of 180 °. In the air compression therefore each piston 10, 12 at a certain crank angle KW generated at each full crankshaft revolution each have a pressure peak. The time interval between the pressure peaks of this pressure profile is thus directly linked to the current speed n_compressor of the compressor input shaft 8. The pressure profile can be detected continuously, for example, with the second pressure sensor 23 in the first air circuit 17 of the service brake.
Für die Durchführung des Verfahrens gemäß der Erfindung genügt die Betrachtung des Druckverlaufzyklus in einem der beiden Zylinder 1 1 , 13, beispielsweise im ersten Zyklus cyh , welcher dem ersten Zylinder 1 1 zugeordnet ist. Im oberen Totpunkt des zugehörigen ersten Kolbens 10 wird jeweils eine Druckspitze peak_1 , peak_2, ... usw. erzeugt. Aus dem zeitlichen Abstand T[s] jeweils zweier Druckspitzen peak_1 , peak_2 ergibt sich die Rotationsfrequenz f = 1 /T der Kompressoreingangswelle 8. Daraus lässt sich unmittelbar die Kompressordrehzahl n_Kompressor gemäß der Gleichung n_Kompressor = f x 60 [1 /min] berechnen. For carrying out the method according to the invention, the observation of the pressure cycle in one of the two cylinders 11, 13, for example in the first cycle cyh, which is assigned to the first cylinder 11, is sufficient. At the top dead center of the associated first piston 10, a pressure peak peak_1, peak_2, etc. is generated in each case. The rotational frequency f = 1 / T of the compressor input shaft 8 results from the time interval T [s] of two pressure peaks peak_1, peak_2. From this, the compressor speed n_compressor can be calculated directly according to the equation n_compressor = f x 60 [1 / min].
Die Kompressordrehzahl n_Kompressor entspricht der Kupplungsausgangsdrehzahl n_Kupplungsausgang, da im gezeigten Ausführungsbeispiel die Kupplungsausgangsseite 7 unmittelbar mit der Kompressoreingangswelle 8 verbunden ist. Die Motordrehzahl n_Motor wird als bekannt vorausgesetzt. Diese kann wie erwähnt aus einem Datenbus CAN des Fahrzeugs ausgelesen werden (Fig. 1 ). Da die Kompressorkupplung 2 nur mittelbar, also über das Getriebe 5 mit der Antriebswelle 6 des Antriebsmo-
tors 3 verbunden ist, muss die vorgegebene Übersetzung i des Getriebes 5 berücksichtigt werden. Die Kupplungseingangsdrehzahl n_Kupplungseingang ergibt sich dann gemäß n_Kupplungseingang = n_Motor x i. Durch Vergleichen der aktuell ermittelten Kupplungseingangsdrehzahl n_Kupplungseingang mit der Kupplungsausgangsdrehzahl n_Kupplungsausgang ergibt sich der Kupplungsschlupf n_Schlupf aus der Differenz gemäß n_Schlupf = n_Kupplungseingang - n_Kupplungsausgang. Der Drehzahlvergleich wird während der Messung zur Vereinfachung der Auswertung bei einer definierten Motordrehzahl n_Motor vorgenommen, beispielsweise bei der Leerlaufdrehzahl des Antriebsmotors 3. The compressor speed n_compressor corresponds to the clutch output speed n_coupling output, since in the exemplary embodiment shown, the clutch output side 7 is connected directly to the compressor input shaft 8. The engine speed n_Motor is assumed to be known. As mentioned, this can be read from a data bus CAN of the vehicle (FIG. 1). Since the compressor clutch 2 only indirectly, so via the transmission 5 with the drive shaft 6 of the drive motor sector 3 is connected, the predetermined ratio i of the transmission 5 must be taken into account. The clutch input speed n_coupling input then results according to n_coupling input = n_motor x i. By comparing the currently determined clutch input rotational speed n_coupling input with the clutch output rotational speed n_coupling output, the clutch slip n_clutch results from the difference according to n_clutch = n_coupling input - n_coupling output. The speed comparison is performed during the measurement to simplify the evaluation at a defined engine speed n_Motor, for example, at the idle speed of the drive motor. 3
Im Idealfall einer schlupffreien Drehmomentüberragung einer neuwertigen Kompressorkupplung 2 ergibt die Auswertung einen Schlupfwert von n_Schlupf = 0. Im realen Betrieb wird meistens ein geringer Drehzahlunterschied festgestellt werden. Um diesen Drehzahlunterschied zu tolerieren, beziehungsweise um eine Fehlinterpretation zu vermeiden, wird ein Schlupfgrenzwert n_Schlupf_lim > 0 für die Kompressorkupplung 2 vorgegeben. Ein beachtenswerter Kupplungsschlupf der Kompressorkupplung 2 wird dann angenommen und ein Warnsignal wird dann ausgegeben, wenn der gemessene Schlupf größer ist als der Schlupfgrenzwert, also n_Schlupf > = n_Schlupf_lim. Vorzugsweise wird der Schlupfgrenzwert n_Schlupf_lim > 0 so gewählt, dass dem Fahrer voraussichtlich ausreichend Gelegenheit bleiben wird, in einem bestimmten Zeitraum und/oder nach einer bestimmten Fahrstrecke, beispielsweise spätestens nach den nächsten 5000 km, eine nahezu verschlissene Kompressorkupplung 2 auszutauschen. In the ideal case of a slip-free torque transfer of a new compressor clutch 2, the evaluation results in a slip value of n_slip = 0. In real operation, a small speed difference is usually detected. In order to tolerate this speed difference, or to avoid a misinterpretation, a slip limit n_Schlupf_lim> 0 is specified for the compressor clutch 2. A notable clutch slip of the compressor clutch 2 is then accepted and a warning signal is output if the measured slip is greater than the slip limit, ie n_slip> = n_slip_lim. Preferably, the slip limit n_Schlupf_lim> 0 is selected so that the driver is likely to have sufficient opportunity to exchange a nearly worn compressor clutch 2 in a certain period and / or after a certain distance, for example, at the latest after the next 5000 km.
Um einen erkannten Kupplungsschlupf zu verifizieren und um eine noch vorhandene Drehmomentübertragungsfähigkeit der Kompressorkupplung 2 festzustellen, kann einmalig oder von Zeit zu Zeit ein Test durch geführt werden, bei dem ein Abschaltdruck p_cut-off des Luftkompressors versuchsweise kurzfristig erhöht wird. Anschließend kann zum Schutz vor einem plötzlichen Ausfall des Luftkompressors 1 bis zum Austausch einer nahezu verschlissenen Kompressorkupplung 2 ein Schonbetrieb aktiviert werden.
Die Figuren 3a, 3b und 3c zeigen zu einem Drehmomentübertragungstest der Kompressorkupplung 2 und zu einem Schonbetrieb des Luftkompressors 1 ein Diagramm, in dem drei Beispielfälle eines berechneten Drehmoments M_cal und eines tatsächlich übertragbaren Drehmoments M_trans gegenübergestellt sind. Im ersten Beispielfall gemäß Fig. 3a ist der Abschaltdruck p_cut-off von normalerweise 12 bar auf 14,5 bar erhöht worden. Eine vollständig intakte, also verschleißfreie Kompressorkupplung 2 hat hier eine Drehmomentübertragungsfähigkeit von M_trans = 250 Nm. Die Kompressorkupplung 2 kann das für die größere Luftverdichtung erforderliche, beispielsweise um etwa 30% auf 210 Nm erhöhte Drehmoment M übertragen. Der Luftkompressor 1 beziehungsweise die Kompressoreingangswelle 8 wird also bis zum Erreichen des neuen Abschaltdrucks p_cut-off =14,5 bar gedreht. In order to verify a detected clutch slip and to determine a remaining torque transmitting capability of the compressor clutch 2, a test can be performed once or from time to time in which a cut-off pressure p_cut-off of the air compressor is tentatively increased in the short term. Subsequently, to protect against a sudden failure of the air compressor 1 until replacement of a nearly worn compressor clutch 2, a gentle operation can be activated. Figures 3a, 3b and 3c show a torque transmission test of the compressor clutch 2 and a gentle operation of the air compressor 1 is a diagram in which three example cases of a calculated torque M_cal and an actual transmittable torque M_trans are faced. In the first example case according to FIG. 3a, the switch-off pressure p_cut-off has been increased from normally 12 bar to 14.5 bar. A completely intact, so wear-free compressor clutch 2 here has a torque transmission capability of M_trans = 250 Nm. The compressor clutch 2 can transmit the torque M required for the greater air compression, for example increased by about 30% to 210 Nm. The air compressor 1 or the compressor input shaft 8 is therefore rotated until reaching the new cut-off pressure p_cut-off = 14.5 bar.
Anders die Situation im Fall der Fig. 3b bei einer nahezu verschlissenen Kompressorkupplung 2. Die Kompressorkupplung 2 hat beispielsweise nur noch eine Drehmomentübertragungsfähigkeit von M_trans = 170 Nm. Dies reicht nicht aus, um die Kompressoreingangswelle 8 bis zum Erreichen des neuen Abschaltdrucks The situation is different in the case of Fig. 3b with a nearly worn compressor clutch 2. The compressor clutch 2, for example, has only a torque transmission capability of M_trans = 170 Nm. This is not enough to the compressor input shaft 8 until reaching the new cut-off pressure
p_cut-off =14,5 bar zu drehen. Folglich dreht die Kompressoreingangswelle 8 bei einem anliegenden Drehmoment M von mehr als 170 Nm vollständig durch und wird, zum Schutz vor einer völligen Zerstörung, nach kurzer Zeit, beispielsweise nach p_cut-off = 14.5 bar to turn. As a result, the compressor input shaft 8 completely rotates at an applied torque M of more than 170 Nm and, for example, after a short time, for example, to protect against complete destruction
20 Sekunden, von der Luftaufbereitungseinheit 1 6, gesteuert durch das Steuerungsgerät 29, geöffnet. Die noch vorhandene Drehmomentübertragungsfähigkeit von 20 seconds, from the air treatment unit 1 6, controlled by the control unit 29, opened. The remaining torque transfer capability of
M_trans = 170 Nm reicht möglicherweise noch für einen relativ kurzen Zeitraum für den Normalbetrieb des Fahrzeugs aus. Sicher reicht sie jedoch für einen längeren Zeitraum noch für einen in Fig. 3c dargestellten Schonbetrieb aus. Für diesen Schonbetrieb wurde der Abschaltdruck p_cut-off auf 9 bar abgesenkt. Das zu übertragende Drehmoment M verringert sich dadurch um etwa 20%, auf beispielsweise nur noch 140 Nm. Die Drehmomentübertragung ist bis zum jeweiligen Erreichen des neuen Abschaltdrucks p_cut-off = 9 bar bei der Luftverdichtung gewährleistet, so dass eine Druckluftversorgung des Fahrzeugs auf diesem, nun niedrigeren Niveau gesichert ist.
Bezugszeichenliste (Teil der Beschreibung) M_trans = 170 Nm may still be enough for a relatively short period of time for the normal operation of the vehicle. However, it is certainly sufficient for a longer period of time for a Schonbetrieb shown in Fig. 3c. For this gentle operation, the switch-off pressure p_cut-off was lowered to 9 bar. The torque to be transmitted M is thereby reduced by about 20%, for example, only 140 Nm. The torque transmission is ensured until the respective reaching of the new cut-off pressure p_cut-off = 9 bar in the air compression, so that a compressed air supply of the vehicle is secured at this, now lower level. List of Reference Numerals (part of the description)
1 Luftkompressor 1 air compressor
2 Kompressorkupplung 2 compressor clutch
3 Antriebsmotor 3 drive motor
4 Kupplungseingangsseite 4 clutch input side
5 Getriebe 5 gears
6 Antriebswelle 6 drive shaft
7 Kupplungsausgangsseite 7 coupling output side
8 Kompressoreingangswelle 8 compressor input shaft
9 Kurbelgehäuse 9 crankcase
10 Erster Kolben 10 First piston
1 1 Erster Zylinder 1 1 First cylinder
12 Zweiter Kolben 12 second piston
13 Zweiter Zylinder 13 second cylinder
14 Kompressorraum 14 compressor room
15 Verbindungsleitung 15 connecting line
16 Luftaufbereitungseinheit 16 air treatment unit
17 Erster Luftkreis 17 First circle of air
18 Zweiter Luftkreis 18 Second air circle
19 Dritter Luftkreis 19 Third circle of air
20 Erster Druckspeicher 20 First accumulator
21 Zweiter Druckspeicher 21 Second pressure accumulator
22 Erster Drucksensor 22 First pressure sensor
23 Zweiter Drucksensor 23 Second pressure sensor
24 Drucksensorik 24 pressure sensor
25 Sensorleitung für Motordrehzahl; CAN-Bus 25 sensor line for engine speed; CAN bus
26 Steuerungsleitung 26 control line
27 Erste Sensorleitung für Luftdruck 27 First sensor line for air pressure
28 Zweite Sensorleitung für Luftdruck 28 Second sensor line for air pressure
29 Steuerungsgerät 29 control unit
30 Anzeigevorrichtung, Warnleuchte
31 Signalleitung 30 Display device, warning light 31 signal line
cyM Erster Zyklus cyM First cycle
cyl2 Zweiter Zyklus cyl2 Second cycle
KW Kurbelwinkel KW crank angle
i Übersetzung i translation
M Drehmoment M torque
M_cal Berechnetes Drehmoment M_cal Calculated torque
M_trans Übertragbares Drehmoment M_trans Transmittable torque
n Motor Motordrehzahl n engine engine speed
n_Kupplungseingang Kupplungseingangsdrehzahl n_Kupplungsausgang Kupplungsausgangsdrehzahl n_Kompressor Kompressordrehzahl n_Schlupf Drehzahldifferenz, Schlupf n_Schlupf_lim Schlupfgrenzwert n_coupling input clutch input speed n_coupling output clutch output speed n_compressor compressor speed n_slip speed difference, slip n_slip_lim slip limit value
p Druck p pressure
p_cut-off Abschaltdruck p_cut-off switch-off pressure
peak_1 Erste Druckspitze peak_1 First pressure peak
peak_2 Zweite Druckspitze peak_2 Second pressure peak
t Zeit t time
T Zeitabstand
T time interval
Claims
1 . Verfahren zur Überwachung eines kupplungsgesteuerten Luftkompressors (1 ) eines Fahrzeugs, bei dem der Luftkompressor (1 ) in Förderphasen zur Drucklufterzeugung für eine elektronische Luftaufbereitungseinheit (16) des Fahrzeugs durch einen Antriebsmotor (3) angetrieben wird und außerhalb der Förderphasen durch eine steuerbare Kompressorkupplung (2) von dem Antriebsmotor (3) abgekoppelt ist, wobei die Kompressorkupplung (2) als Reibungskupplung ausgebildet und zwischen dem Antriebsmotor (3) und dem Luftkompressor (1 ) angeordnet ist, und wobei eine Kupplungseingangsseite (4) der Kompressorkupplung (2) mit einer Antriebswelle (6) des Antriebsmotors (3) sowie eine Kupplungsausgangseite (7) der Kompressorkupplung (2) mit einer Kompressoreingangswelle (8) des Luftkompressors (1 ) mittelbar oder unmittelbar verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass in einer Förderphase des Luftkompressors (1 ) wenigstens folgende Verfahrensschritte durchgeführt werden: 1 . Method for monitoring a clutch-controlled air compressor (1) of a vehicle, in which the air compressor (1) is driven by a drive motor (3) in delivery phases for generating compressed air for an electronic air treatment unit (16) of the vehicle and by a controllable compressor clutch (2 ) is decoupled from the drive motor (3), wherein the compressor clutch (2) is formed as a friction clutch and between the drive motor (3) and the air compressor (1) is arranged, and wherein a clutch input side (4) of the compressor clutch (2) with a drive shaft (6) of the drive motor (3) and a clutch output side (7) of the compressor clutch (2) with a compressor input shaft (8) of the air compressor (1) is directly or indirectly connected, characterized in that in a delivery phase of the air compressor (1) at least following Procedural steps are carried out:
(a) Erfassen der aktuellen Motordrehzahl (n_Motor) des Antriebsmotors (3) und Bestimmen der Kupplungseingangsdrehzahl (n_Kupplungseingang) aus der erfassten Motordrehzahl (n_Motor) sowie gegebenenfalls einer festen Übersetzung (i) eines Getriebes (5) zwischen der Antriebswelle (6) und der Kupplungseingangsseite (4), (A) detecting the current engine speed (n_Motor) of the drive motor (3) and determining the clutch input speed (n_Kupplungseingang) from the detected engine speed (n_Motor) and optionally a fixed ratio (i) of a transmission (5) between the drive shaft (6) and the Coupling input side (4),
(b) Ermitteln der aktuellen Kompressordrehzahl (n_Kompressor) mittels einer Druckverlaufsanalyse des durch den Luftkompressor (1 ) erzeugten Luftdrucks, (b) determining the current compressor speed (n_compressor) by means of a pressure curve analysis of the air pressure generated by the air compressor (1),
(c) Bestimmen der Kupplungsausgangsdrehzahl (n_Kupplungsausgang) aus der ermittelten Kompressordrehzahl (n_Kompressor) und gegebenenfalls einer festen Übersetzung zwischen der Kupplungsausgangsseite (7) und der Kompressoreingangswelle (8), (c) determining the clutch output speed (n_coupling output) from the determined compressor speed (n_compressor) and optionally a fixed ratio between the clutch output side (7) and the compressor input shaft (8),
(d) Vergleichen der Kupplungseingangsdrehzahl (n_Kupplungseingang) mit der Kupplungsausgangsdrehzahl (n_Kupplungsausgang) durch Bilden der Drehzahldifferenz (n_Schlupf) gemäß der Gleichung n_Schlupf = n_Kupplungseingang - n_Kupp- lungsausgang, (d) comparing the clutch input speed (n_coupling input) with the clutch output speed (n_coupling output) by forming the speed difference (n_slip) according to the equation n_clutch = n_coupling input - n_coupling output,
(e) Vorgeben eines Schlupfgrenzwertes n_Schlupf_lim > 0 für die Kompressorkupplung (2), (e) specifying a slip limit value n_slip_lim> 0 for the compressor clutch (2),
(f) Erkennen von Kupplungsschlupf der Kompressorkupplung (2), wenn die ermittelte Drehzahldifferenz (n_Schlupf) größer ist als der Schlupfgrenzwert (n_Schlupf_lim) (f) Detecting clutch slippage of the compressor clutch (2) if the determined speed difference (n_slip) is greater than the slip limit value (n_slip_lim)
[n_Schlupf > = n_Schlupf_lim], und
(g) Erzeugen sowie Ausgeben eines Warnsignals und/oder einer Serviceanzeige bei erkanntem Kupplungsschlupf. [n_slip> = n_slip_lim], and (G) generating and outputting a warning signal and / or a service indicator when detected clutch slip.
2. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass bei der Druckverlaufsanalyse in wenigstens einem Luftkreis (17, 18, 19) der Luftaufbereitungseinheit (1 6) oder in einem an diesen Luftkreis (17, 18, 19) angeschlossenen Druckspeicher (20, 21 ) bei einer definierten Motordrehzahl (n_Motor) mittels einer Drucksensorik (24) regelmäßig wiederkehrende Druckspitzen gemessen werden, welche während der Luftverdichtung von dem Luftkompressor (1 ) erzeugt werden, und dass aus dem zeitlichen Abstand (T) von jeweils zwei unmittelbar aufeinander folgenden Druckspitzen (peak_1 , peak_2) die aktuelle Kompressordrehzahl (n_Kompressor) gemäß der Gleichung 2. The method according to claim 1, characterized in that in the pressure curve analysis in at least one air circuit (17, 18, 19) of the air treatment unit (1 6) or in an air circuit to this (17, 18, 19) connected pressure accumulator (20, 21 ) at a defined engine speed (n_Motor) by means of a pressure sensor (24) regularly recurring pressure peaks are measured, which are generated during the air compression of the air compressor (1), and that from the time interval (T) of two immediately successive pressure peaks ( peak_1, peak_2) the current compressor speed (n_compressor) according to the equation
n_Kompressor = 1 /T ermittelt wird. n_compressor = 1 / T is determined.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass bei einer Druckverlaufsanalyse ein Abschaltdruck (p_cut-off), bei welchem der Luftkompressor (1 ) in einem Normalbetrieb vom Antriebsmotor (3) abgekoppelt wird, kurzzeitig erhöht wird, dass in einem dann folgenden bestimmten Zeitintervall ein dem neuen Abschaltdruck (p_cut-off) entsprechender Druckanstieg und/oder die in diesem Zeitintervall erwarteten Druckspitzen überprüft werden, und dass bei einem Ausbleiben des erwarteten Druckanstiegs und/oder bei einem Ausbleiben der erwarteten Druckspitzen auf eine Kompressordrehzahl (n_Kompressor) von Null oder annähernd Null geschlossen wird. 3. The method according to claim 1 or 2, characterized in that in a pressure curve analysis, a cut-off pressure (p_cut-off), wherein the air compressor (1) is decoupled in a normal operation by the drive motor (3) is briefly increased, that in one following a certain time interval, a pressure increase corresponding to the new cut-off pressure (p_cut-off) and / or the pressure peaks expected in this time interval are checked, and in the event that the expected pressure rise fails and / or the expected pressure peaks fail to reach a compressor speed (n_compressor) of Zero or nearly zero is closed.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass bei erkanntem Kupplungsschlupf ein Schonbetrieb zum Schutz der Kompressorkupplung (2) aktiviert wird, in dem der Abschaltdruck (p_cut-off) des Luftkompressors (1 ) permanent verringert wird, solange Kupplungsschlupf ermittelt wird. 4. The method according to any one of claims 1 to 3, characterized in that when detected clutch slip a gentle operation to protect the compressor clutch (2) is activated, in which the cut-off pressure (p_cut-off) of the air compressor (1) is permanently reduced, as long as clutch slip is determined.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren zumindest nach jedem neuen Einschalten des Luftkompressors (1 ) durchgeführt wird.
5. The method according to any one of claims 1 to 4, characterized in that the method is carried out at least after each new switching on of the air compressor (1).
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren kontinuierlich in den jeweiligen Förderphasen des Luftkompressors (1 ) durchgeführt wird. 6. The method according to any one of claims 1 to 5, characterized in that the method is carried out continuously in the respective delivery phases of the air compressor (1).
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren jeweils nach einer vorgegebenen Anzahl von Betriebsstunden des Luftkompressors (1 ), nach einer vorgegebenen Anzahl von Fahrkilometern eines mit dem Luftkompressor (1 ) ausgestatteten Fahrzeugs, in festgelegten Wartungsintervallen und/oder bedarfsweise auf Anforderung eines Bedieners durchgeführt wird. 7. The method according to any one of claims 1 to 5, characterized in that the method in each case after a predetermined number of operating hours of the air compressor (1), after a predetermined number of kilometers of a vehicle with the air compressor (1) equipped vehicle, at fixed maintenance intervals and / or, if necessary, at the request of an operator.
8. Fahrzeug, beispielsweise Nutzfahrzeug, mit einem kupplungsgesteuerten Luftkompressors (1 ), welcher zur Durchführung eines Verfahrens nach wenigstens einem der Verfahrensansprüche betreibbar ist.
8. vehicle, such as commercial vehicle, with a clutch-controlled air compressor (1), which is operable to perform a method according to at least one of the method claims.
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