離合器控制系統和用於運行離合器控制系統的方法

2023-05-19 13:15:31

專利名稱：離合器控制系統和用於運行離合器控制系統的方法
技術領域：
本發明涉及一種系統，包括壓縮機、控制設備和對應於壓縮機的離合器，其中，控 制設備適用於斷開和接通離合器，從而節省能量。此外，本發明涉及一種用於控制系統的方法，該系統包括壓縮機、控制設備和對應 於壓縮機的離合器，其中，控制設備斷開和接通離合器，從而節省能量。
背景技術：
現代載貨車輛通常具有壓縮空氣供應裝置，該供應裝置為載貨車輛的各種不同的 系統提供清潔和乾燥過的壓縮空氣。例如由壓縮空氣處理裝置對載貨車輛的常用制動器以 及也許存在的空氣懸架進行供應。用於控制電磁閥和評估傳感器信號的控制設備可以集成 在壓縮空氣處理裝置中。也可以替代地由外部的控制設備根據不同的系統參數控制電磁 閥。這樣的控制設備通過串行的通信接口、例如控制器區域網總線(CAN-BUS)接收到另外 的系統參數。例如常用制動器的數據和也許存在的空氣懸架的數據可以被傳輸給壓縮空氣 處理裝置。壓縮空氣處理裝置自身由連接的壓縮機獲得仍未清潔和乾燥過的壓縮空氣。可 以以簡單的方式通過載貨車輛的驅動發動機的軸將用於運行壓縮機的能量傳遞給壓縮機。因為在載貨車輛內部對壓縮空氣的需要通常並不要求壓縮機持續運行，所以可以 在驅動發動機和壓縮機之間設置離合器，從而實現將壓縮機和驅動發動機斷開。值得嚮往 的是，因為壓縮機運行消耗能量，所以當不需要壓縮空氣時或現有的壓縮空氣儲備可以在 一定時間內補償消耗的壓縮空氣時，可以節省能量。在空轉狀態期間能量可以在壓縮機的 斷開狀態中被節約，該空轉狀態特別在高速公路交通中非常長，這是因為特別通過常用制 動器的消耗的壓縮空氣較低。除節能的簡單功能之外，但離合器也可能在壓縮機和連接在壓縮機下遊的組件運 行中引起損壞，或者自身由於損壞而失靈。

發明內容
本發明的目的是提供一種壓縮機系統，該壓縮機系統可以識別系統的損壞，並且 可以自動地避免至少一些對系統構成威脅的損壞。該目的通過獨立權利要求的特徵來實現。本發明有利的實施方式在從屬權利要求中給出。本發明這樣來改進這種類型的系統，即控制設備適用於執行監控程序 (iJberwachungsroutine)，在該程序框架中離合器被斷開或接通，從而避免損害離合 器、壓縮機和設置在壓縮機下遊的組件。本發明這樣來改進這種類型的方法，即執行監控程序，在該程序框架中斷開或接 通離合器，從而避免損害離合器、壓縮機和設置在壓縮機下遊的組件。該方法有利地這樣來改進，即在監控程序框架中監控接通的離合器的打滑情況 (Schlupf)。通過監控接通的離合器的打滑情況可以探測到離合器的增加的磨損或者離合器的錯誤的接通。可以有利地提出，在監控程序框架中監控離合器的斷開。通過監控離合器的斷開 可以探測到離合器的錯誤的切換，特別是離合器的不完全斷開。此外可以提出，監控程序在兩次離合器動作之間設置有最小的時間間隔。通過離 合器在短時間內的多次動作，很強的磨損由於不合比例的加熱出現，該磨損引起離合器過 早地失靈。因此，在兩次離合器動作之間設置最小的時間間隔而使得離合器的總使用壽命 提尚。也可以提出，在離合器斷開期間，監控程序設置有最大的時間間隔。在斷開狀態 中，設置在離合器下遊的壓縮機不運行。通常該組件利用油來潤滑，在運行期間該油從油 池被連續地輸送到活塞和氣缸壁之間的區域中。通過斷開離合器也調節了油的輸送，其中 因為此處原有的油流回到油池中，所以一段時間後在活塞和氣缸壁之間不再具有足夠的潤 滑。當再次啟動壓縮機時，由於接通離合器因此導致在活塞和汽缸壁上的磨損提高。因為 通過補充輸送油可以保證在活塞和氣缸壁之間足夠的潤滑，所以這種情況可以通過在離合 器斷開期間的最大時間間隔來避免。此外特別地可以提出，在離合器斷開期間，最大的時間間隔取決於環境溫度。如果 壓縮機的環境溫度適合於使設置在壓縮機下遊的輸送管道凍結，那麼以這種方式輸送管道 可以在出現凍結危險時首先排氣，並且然後吹乾冷凝水。通過循環地接通壓縮機，輸送管道 可以總是利用溫暖的空氣保持溫度。可以有利地提出，在監控程序框架中監控壓縮機轉速。如果測定的壓縮機轉速大 於允許的最大的壓縮機轉速，那麼可以由此來保護壓縮機以防止出現機械的損害，即將離 合器斷開。也可以提出，在監控程序框架中監控離合器轉速。也可以通過監控轉速來保護離 合器以防止出現機械的超載，其中在離合器轉速過高時將離合器斷開。也可以有利地提出，在監控程序框架中存儲數據，從而實現故障診斷或統計評估。 通過存儲數據可以實現以後的擴展的故障診斷，藉助於該故障診斷實現對所出現的錯誤進 行起因調查，並且因此實現對系統的進一步的改進。可以優選地提出，當系統的組成部分錯誤地工作時，在監控程序框架中輸出報警 信號。當監控程序探測到相關於離合器或另一個系統部件的不規律性時，由此可以通過報 警信號的輸出，以報警燈、聲音信號或通過車載儀表的顯示器告知的方式通知機動車駕駛 員，並且採取適合的相應措施，特別地在出現完全失靈的情況之前尋找維修場所，而這種完 全失靈也許可能阻止機動車繼續行駛。理想的是，隨後解除離合器功能，從而避免另外的損 害。本發明另外涉及一種具有根據本發明的系統的載貨車輛。


現在參考附圖，根據優選的實施例對本發明進行示例性說明。圖中示出圖1示出了具有根據本發明的系統的載貨車輛的示意圖；圖2以流程圖方式示出了有關監控程序的一覽圖；圖3是對於操作間隔監控的局部方面的流程4
圖4是對於離合器的過度扭轉保護的局部方面的流程圖；圖5示出了對於接通的離合器的打滑情況監控的局部方面的流程圖；圖6示出了對於壓縮機的過度扭轉保護的局部方面的流程圖；圖7示出了對於斷開的離合器的打滑情況監控的局部方面的流程圖；圖8示出了對於防磨損保護的局部方面的流程圖；圖9示出了對於防凍結保護的局部方面的流程圖。
具體實施例方式圖1示出了具有根據本發明的系統的載貨車輛的示意圖。載貨車輛20由驅動發 動機22驅動，該驅動發動機通過離合器16進一步驅動壓縮機12。壓縮機12由空氣接口 24得到空氣，壓縮機以壓縮的方式將這些空氣輸送給壓縮空氣處理裝置18。另一方面，壓 縮空氣處理裝置18又將處理過的壓縮空氣分配給用戶26。壓縮機12和離合器16以及控 制設備14共同形成系統10，該系統也被稱為壓縮機系統。控制設備14不僅和離合器16 而且和壓縮機12連接，並且可以斷開和接通離合器16，以及例如通過連接未示出的卸載閥 來對壓縮機12產生影響。例如氣動地對卸載閥進行控制，其中壓力增加或壓力減少發生在 0. 02秒至1. 0秒內。此外控制設備14還可以具有在控制器區域網總線(CAN-Bus)上的、未 示出的接口，通過該接口將故障信息發送給另外的未示出的控制設備並且接收有關機動車 的運行狀態的參數。參數可以包括例如發動機轉速、環境溫度、環境溼度、發動機扭矩、增壓 壓力、油門踏板位置和制動踏板位置。容納了控制設備14的殼體應以標準的方式保護電子 設備避免受到有害的環境影響。這種殼體可以裝配在壓縮機、驅動發動機或載貨車輛底盤 上。為了保證維護簡單，應實現控制設備模塊化地更換以及與外部診斷裝置的數據交換。圖2以流程圖方式示出了有關監控程序的一覽圖。所示的監控程序包括用於節能 的離合器的壓力感應切換和概括為不同局部方面的子程序，並聯繫以下

這些子程 序。選擇步驟100作為起點。這裡對是否希望接通離合器進行檢測。當壓力P在載貨 車輛的存儲容器中降到接通壓力Pin以下時，或者由於系統外部的損壞，通過布置在載貨車 輛中的機動車總線請求接通離合器時，接通離合器的要求可以例如是壓力感應的。如果這 種期望存在，100-是，那麼在步驟102中接通離合器。緊接著在步驟104中監控兩次離合器 動作之間的間隔，聯繫圖3對此詳細說明。然後在步驟106中實現離合器的過度扭轉保護， 聯繫圖4對該保護詳細說明。在步驟108中繼續進行，其中監控接通的離合器的打滑情況。 聯繫圖5對此詳細說明。在步驟110中確保了壓縮機的過度扭轉保護，聯繫圖6對其詳細 說明。在步驟110之後又在步驟100中繼續進行。如果接通離合器的期望不存在，100-否，那麼可以在步驟112中繼續進行。在該步 驟中對是否取代地存在斷開離合器的要求進行檢測。類似於步驟100，該要求又可以是壓力 感應的，其中壓力P大於斷開壓力Poff ；或者通過機動車總線請求斷開離合器。如果斷開離 合器的期望存在，112-是，那麼在步驟114中斷開離合器。隨後在步驟116中監控斷開的離 合器的打滑情況，聯繫圖7對此詳細說明。然後在步驟118中實現防磨損保護，聯繫圖8對 此詳細說明。由步驟118出發，通過在其中實現了圖9中說明的防凍保護的步驟120到達 步驟108。
5
當斷開離合器的要求不存在時，112-否，那麼由步驟112出發直接在步驟118中繼 續進行。圖3示出了對於操作間隔監控的局部方面的流程圖。示出的流程圖是對圖2中步 驟104的詳細描述。從步驟122出發檢測是否需要離合器動作。如果是，122-是，那麼在步 驟124中檢測離合器動作是否處於需要監控的時間間隔t。y。_的內部。如果是，124-是，那 麼以下在步驟126中檢測計數器c。y。m是否大於最大允許的值cmax。y。。如果是，126-是，那麼 在步驟128中接通離合器，並且對於時間間隔t。y。prev保持在此狀態中。由於步驟104設置 在監控程序中，離合器在步驟128中被接通。在又在步驟122中繼續進行之前，此過程相關 的數據被存儲在步驟130中。如果離合器動作沒有處於被監控的時間間隔t。y_的內部，124-否，那麼在步驟 124之後又在步驟122中繼續進行。如果計數器c。y。m不大於最大允許的值Cmaxey。，126-否，那麼在步驟132中使計數器 c。y。m增加1，並且同樣在步驟122中繼續進行。圖4示出了對於離合器的過度扭轉保護的局部方面的流程圖。圖4是對圖1中步 驟106的更詳細的描述。從步驟134出發，在該步驟中檢測了離合器的機械負載是否過大。 為此目的，對壓縮機轉數u。pre和傳動比rg以及安全參數的乘積和最大允許的發動機轉 速Saiiax進行比較。如果最大允許的發動機轉速Sraiax較小，134-是，那麼在步驟136中斷開 離合器，在步驟138中存儲相關的數據，並且在步驟134中繼續進行。如果不是這種情況， 134-否，那麼又在步驟134中繼續進行。圖5示出了對於接通的離合器進行打滑情況監控的局部方面的流程圖。所示的 流程圖是對圖2中所示步驟108的更詳細的描述。從步驟140出發檢測了離合器是否從 時間間隔tslip。開始就被接通了。如果是，140-是，那麼在步驟142中檢測了實際的壓縮機 轉速u。pa。是否不等於期望的壓縮機轉速u。p 加/減公差值S。rt1。如果是，142-是，那麼在 步驟144中檢測了實際的壓縮機轉速u。pa。和期望的壓縮機轉速u。pre加/減公差值Srattjl的 差值在時間區間t。si內是否增長。如果不滿足三個已知條件中任一個，140-否，142-否或 144-否，那麼分別在步驟140中繼續進行。如果滿足在步驟144中給出的條件，144-是，那 麼在步驟146中檢測了計數器Csm是否大於對於該計數器的最大允許的值cmaxs。如果是， 146-是，那麼在步驟148中輸出報警信號，該信號可以通過報警燈、聲音的報警信號或在顯 示器上的文字輸出來實現。該輸出可以通過控制器區域網總線(can-bus)被傳輸給執行的 控制設備。緊接著在步驟150中斷開離合器，並且在步驟152中通過存儲合適的數據來記 錄該過程。如果不滿足步驟146的條件，146-否，那麼在步驟154中類似於步驟148同樣輸出 報警信號，並且在步驟156中通過斷開和緊接著接通離合器，在時間間隔tslipa。t。。的內部嘗 試排除故障。然後在步驟158中使計數器Csm增加1，並且在步驟140中繼續進行之前，在 步驟160中存儲合適的數據。圖6示出了對於壓縮機的過度扭轉的局部方面的流程圖。由於錯誤地選擇過低的 檔位而可能發生這樣的過度扭轉。該流程圖更詳細地描述了在圖2中示出的步驟110。由 步驟162開始，在其中檢測了實際的壓縮機轉速u。pa。是否大於最大允許的壓縮機轉速s。max。 如果是，162-是，在又在步驟162中繼續進行之前，在步驟164中斷開離合器並且緊接著在步驟166中存儲合適的數據。如果否，162-否，則在步驟162中繼續進行。圖7示出了對於斷開的離合器進行打滑情況監控的局部方面的流程圖。該流程圖 更詳細地描述了在圖2中示出的步驟116。從步驟168出發首先檢測了離合器是否從時間 間隔tslip。開始就被斷開了。如果是，168-是，在步驟170中檢測了實際的壓縮機轉速u。pa。 是否不等於最小的壓縮機轉速S。min，其中在通過離合器完全分離驅動發動機和壓縮機的情 況下，該最小值為零。如果不滿足兩個條件中任一個，168-否或170-否，那麼在步驟168中 繼續進行。如果滿足步驟170的條件，170-是，那麼在步驟172中檢測了計數器Csrar是否 大於最大允許的值cmaxs。。如果是，172-是，在步驟174中輸出報警信號，該信號可以通過報 警燈、聲音的報警信號或在顯示器上的文字輸出來實現。該輸出可以通過控制器區域網總 線(CAN-Bus)被傳輸給執行的控制設備。然後在步驟176中接通離合器並且緊接著在步驟 178中根據合適的數據存儲該過程。如果不滿足步驟172的條件，172-否，那麼在步驟180中類似於步驟174同樣輸出 報警信號。緊接著在步驟182中首先接通離合器，並且緊接著在時間間隔tslipa。t。。的內部斷 開離合器，以便嘗試排除故障。然後，在步驟186中存儲合適的數據之前，在步驟184中使 計數器cs。m增加1。在步驟186之後又在步驟168中繼續進行。圖8示出了對於防磨損保護的局部方面的流程圖。在圖8中示出的流程圖更詳細 地描述了在圖2中示出的步驟118。從步驟188出發首先檢測了是否斷開了離合器。如果 是，188-是，在步驟190中檢測了離合器的斷開時間是否需要監控的時間間隔t_n。如果不 滿足步驟188或步驟190的條件，188-否或190-否，在步驟188中繼續進行。如果滿足步 驟190的條件，190-是，首先在步驟192中對於時間間隔tw。接通離合器，並且然後在步驟 188中繼續進行之前，在步驟194中存儲該過程。圖9示出了對於防凍保護的局部方面的流程圖。在圖9中示出的流程圖更詳細地 描述了在圖2中示出的步驟120。從步驟196出發首先檢測了環境溫度T是否處於最小環 境溫度Tafmin和最大環境溫度Tafmax之間，以及是否達到最大斷開時間taf。。如果否，196-否， 在步驟196中繼續進行。如果是，196-是，在步驟196中繼續進行之前，首先在步驟198中 對於時間間隔taf。接通離合器，並且然後在步驟200中設定最大斷開時間taf。，並且緊接著 在步驟202中存儲合適的數據。可以考慮的是，在步驟196中對周圍環境的空氣溼度加以 考慮並且作為附加的條件在步驟196中來檢測該空氣溼度是否大於最小空氣溼度Hafmin。通 過該程序，在達到系統壓力之後，輸送管道仍然可以以有利的方式在時間間隔taf。期間被吹 幹。在圖3至圖9中說明的流程圖基本上設計為循環的，然而也可以描述為有限的流 程圖，其中起點相應於首先所述的步驟，並且單個或多個終點或重新達到起點可以不用擴 大變址變量而對應於圖2中相應步驟的各個終點。當所應用的變址變量在大概一小時的時 間區間trent內沒有改變時，這些指針變量分別在該時間區間之後又被設定為零。此外，下列 表格給出了對於不同的應用的參數的示例性區間，其理解為基點。名稱
區間
優選值
Pia2,0-3,0 bar2,5 barPett5,0-15,0 bar12,5 bar^elipo300-500 me400 metelipo300-500 ms400 ms2-7 sec5 sec2-7 secS sec^elipactco2-7 sec5 eectafc2-7 mill5 min2-7 min5 IBllltrentOjS-I,2 hl h^cycapn8-12 eec10 sec^cycpr v0,8-1,2 h1 htwnoa12-18 min15 mint^c24-36 sec30 secCir^x*2-53CiMxeyc4-65cMXea2-53TaEocuc4-7 C5 C^afoiifi0-2 "C1 eC10-20%15*^cwt2500-4000 u/min3300 u/mln^eiaax1900-3000 u/mln2480 u/min15-25%20%^CMbl0-10 u/min0 u/min0,5-1,5^MC1-1,51,1 在當前的說明書中、附圖中以及在權利要求書中公開的本發明的特徵可以不僅單 獨地、也在任意的組合中對於實現本發明來說都是重要的。參考標號
10系統
12壓縮機
14控制設備
16畝A典 閒I=I研
18壓縮空氣處理裝置
20載貨車輛
22驅動發動機
24空氣接口26用戶100請求接通離合器？102接通離合器104操作間隔106過度扭轉保護離合器108接通的離合器的打滑情況110過度扭轉保護壓縮機112請求斷開離合器？114斷開離合器116斷開的離合器的打滑情況118磨損120防凍保護122需要離合器動作？124離合器動作處於t。y。_的內部？126Ccycnc 大於 Cmaxcyc ？128接通離合器並且對於t。y。prev保持130存儲數據132增加 Ccycnr134縮機轉數過高？136斷開離合器138存儲數據140Wtslip。開始接通離合器？142Ucpac 偏離於 Ucprs 士 Scrtol ？144Ucpac-(Ucprs士 ScrtJ 增長？146Csnr 大於 Cmaxs ？148輸出報警信號150斷開離合器152存儲數據154輸出報警信號156斷開和接通離合器158增加 Csnr160存儲數據162Ucpac > Scmax ？164斷開離合器166存儲數據168Wtslip。開始斷開離合器？170Ucpac O Scfflin ？172Csonr 大於 Cmaxso ？
174輸出報警信號
176接通離合器
178存儲數據
180輸出報警信號
182接通和斷開離合器
184增力口 Csonr
186存儲數據
188斷開離合器？
190達到斷開時間tw_ ？
192對於tw。接通離合器
194存儲數據
196溫度小於Tafmin或大於
198對於taf。接通離合器
200設定最大斷開時間t貞
202存儲數據
說明書
8/8頁
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權利要求
一種系統(10)，包括壓縮機(12)、控制設備(14)和對應於所述壓縮機(12)的離合器(16)，其中，所述控制設備(14)適用於斷開和接通所述離合器(16)，從而節省能量，其特徵在於，所述控制設備(14)適用於執行監控程序，在所述監控程序框架中，所述離合器(16)被斷開或接通，從而避免損害所述離合器(16)、所述壓縮機(12)和設置在所述壓縮機(12)下遊的組件(18，26)。
2.一種具有根據權利要求1所述的系統(10)的載貨車輛(20)。
3.一種用於控制系統(10)的方法，所述系統包括壓縮機(12)、控制設備(14)和對應 於所述壓縮機(12)的離合器(16)，其中，所述控制設備(14)斷開和接通所述離合器(16)， 從而節省能量，其特徵在於，執行監控程序，在所述監控程序框架中，斷開或接通所述離合 器(16)，從而避免損害所述離合器(16)、所述壓縮機(12)和設置在所述壓縮機(12)下遊 的組件(18，26)。
4.根據權利要求3所述的方法，其特徵在於，在所述監控程序框架中監控接通的所述 離合器(16)的打滑情況。
5.根據權利要求3或4所述的方法，其特徵在於，在所述監控程序框架中監控所述離合 器(16)的斷開。
6.根據權利要求3至5中任一項所述的方法，其特徵在於，所述監控程序在兩次離合器 動作之間設置有最小的時間間隔。
7.根據權利要求3至6中任一項所述的方法，其特徵在於，在所述離合器(16)斷開期 間，所述監控程序設置有最大的時間間隔。
8.根據權利要求7所述的方法，其特徵在於，在所述離合器(16)斷開期間，所述最大的 時間間隔取決於環境溫度。
9.根據權利要求3至8中任一項所述的方法，其特徵在於，在所述監控程序框架中監控 壓縮機轉速。
10.根據權利要求3至9中任一項所述的方法，其特徵在於，在所述監控程序框架中監 控離合器轉速。
11.根據權利要求3至10中任一項所述的方法，其特徵在於，在所述監控程序框架中存 儲數據，從而實現故障診斷或統計評估。
12.根據權利要求3至11中任一項所述的方法，其特徵在於，當所述系統(10)的組成 部分錯誤地工作時，在所述監控程序框架中輸出報警信號。
全文摘要
本發明涉及一種系統(10)，包括壓縮機(12)、控制設備(14)和對應於壓縮機(12)的離合器(16)，其中，控制設備(14)適用於斷開和接通離合器(16)，從而節省能量。根據本發明提出，控制設備(14)適用於執行監控程序，在該程序框架中離合器(16)被斷開或接通，從而避免損害離合器(16)、壓縮機(12)和設置在壓縮機(12)下遊的組件(18，26)。本發明另外涉及一種用於控制系統(10)的方法，該系統包括壓縮機(12)、控制設備(14)和對應於壓縮機(12)的離合器(16)。
文檔編號F16D48/06GK101903674SQ200980101389
公開日2010年12月1日 申請日期2009年1月13日 優先權日2008年1月22日
發明者約爾格·邁拉爾 申請人:克諾爾商用車制動系統有限公司