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Title:
COMPRESSED-AIR SYSTEM FOR A COMMERCIAL VEHICLE AND METHOD FOR OPERATING A COMPRESSED-AIR SYSTEM
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2019/115045
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to a compressed-air system (1) for a commercial vehicle and to a method for controlling same. Electropneumatic valves (16, 18) are controlled by at least one first electrical control signal (S1) and a second electrical control signal (S2) and the compressed-air preparation unit (2) is set by the electrical control signals (S1, S2) into the following operating modes: a delivery mode (I) for receiving compressed air (13) from the compressor (3) via the compressed-air inlet (8a) through the air drier (12) to the compressed-air outlet (8b), a stand-by mode (II) for outputting a pneumatic control signal via the pneumatic control output (8c) to switch off the compressor (3), a regeneration mode (3) for introducing a regeneration air flow from the compressed-air outlet (8b) through the air drier (12) to the ventilation outlet (8d) and output of the pneumatic control signal via the pneumatic control output (8c) to switch off the compressor (3). In order to prevent and remove emulsions in the compressed-air preparation unit (2), delivery data (30) is determined during the delivery mode (I) and the compressed-air preparation unit (2) is set according to the delivery data (30) into an anti-emulsion mode (IV) for receiving compressed air (13) from the compressor (3) at the compressed-air inlet (8a) and discharging at the ventilation output (8d), without the pneumatic control signal being output via the pneumatic control output (8c), in particular independently of the external temperature.

Inventors:
BRINKMANN, Stefan (Otto-Kahrens-Str. 17, Wunstorf, 31515, DE)
HILLBRING, Dirk (Ententeich 20, Celle, 29225, DE)
Application Number:
EP2018/076723
Publication Date:
June 20, 2019
Filing Date:
October 02, 2018
Export Citation:
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Assignee:
WABCO GMBH (Am Lindener Hafen 21, Hannover, 30453, DE)
International Classes:
F15B21/047; B60T17/00; F15B21/048
Foreign References:
DE102010024893A12011-12-29
DE102006048071A12008-04-17
DE102007013673A12008-09-25
DE102010025890A12012-01-05
DE102010024893A12011-12-29
Attorney, Agent or Firm:
COPI, Joachim (WABCO GmbH & Co. OHG, Am Lindener Hafen 21, Hannover, 30453, DE)
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Claims:
Patentansprüche

1. Druckluft-System (1 ) für ein Nutzfahrzeug, mit

- einem Kompressor (3) zum Fördern von Druckluft (13),

- einer Druckluftaufbereitungsanlage (2), die einen Lufttrockner (12), eine Ventileinrichtung (9) mit mindestens einem elektropneumatischen Ventil (16, 18), einen an den Kompressor (3) angeschlossenen Druckluftein- gang (8a), einen Druckluftausgang (8b) und einen Entlüftungs-Ausgang (8d) aufweist,

- einer elektronischen Steuereinrichtung (10) die ausgelegt ist, durch Ausgabe von elektrischen Steuersignalen (S1 , S2) folgende Betriebsmodi einzustellen:

einen Förder-Modus (I), in dem der Kompressor (3) Druckluft (13) fördert, die über den Drucklufteingang (8a) durch den Lufttrockner (12) zu dem Druckluftausgang (8b) gelangt zur Versorgung angeschlossener Druck- luft-Verbraucher (4),

einen Ruhe-Modus (II) ohne Förderung von Druckluft (13) durch den Kompressor (3),

einen Regenerations-Modus (III), in dem ein Regenerations-Luftstrom von dem Druckluftausgang (8b) durch den Lufttrockner (12) zu dem Entlüf tungs-Ausgang (8d) gelangt,

dadurch gekennzeichnet, dass

die elektronische Steuereinrichtung (10) ausgelegt ist, während des För- der-Modus (I) Förderdaten (30) zu ermitteln und in Abhängigkeit der För- derdaten (30) einen Anti-Emulsions-Modus (IV) einzustellen, in dem bei eingeschaltetem Kompressor (3) Druckluft (13) an den Drucklufteingang (8a) eingegeben und über den Entlüftungs-Ausgang (8d) ausgegeben wird.

2. Druckluft-System (1 ) nach Anspruch 1 ,

dadurch gekennzeichnet, dass der Kompressor (3) mechanisch antreibbar ist, insbesondere durch eine Motorwelle, und einen pneumatischen Steuereingang (3a) aufweist, durch den der Kompressor (3) ein und ausschaltbar ist,

die Ventileinrichtung (9) der Druckluftaufbereitungsanlage (2) ein elektrisch ansteuerbares Kompressor-Ansteuerventil (18) aufweist, das bei Ansteuerung durch eines der elektrischen Steuersignale (S1 ), vor- zugsweise des ersten elektrischen Steuersignals (S1 ), den Druckluftaus- gang (8b) an eine pneumatische Steuerleitung (25) zur pneumatischen Ansteuerung des pneumatischen Steuereingangs (3a) des Kompressor (3) legt.

3. Druckluft-System (1 ) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der Kompressor als elektrischer Kompressor ausgebildet und durch eines der Steuersignale (S1 , S2), z.B. das über ein fahrzeuginternes Datensystem übertragene erste Steuersignal (S1 ), schaltbar ist.

4. Druckluft-System (1 ) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch ge- kennzeichnet, dass

der Kompressor (3) in Abhängigkeit der Steuersignale (S1 , S2)

- einschaltbar ist zur Ausbildung des Fördermodus (I) und des Anti- Emulsions-Modus (IV) und

- ausschaltbar ist zur Ausbildung des Ruhe-Modus (II) und des Regenera- tions-Modus (III).

5. Druckluft-System (1 ) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch ge- kennzeichnet, dass die elektronische Steuereinrichtung (10) genau zwei elektrische Steuersignale (S1 , S2) zur Einstellung der vier Betriebsmodi (I, II, III, IV) ausgibt.

6. Druckluft-System (1 ) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch ge- kennzeichnet, dass die elektronische Steuereinrichtung (10) ausgebildet ist, den Anti-Emulsions-Modus (IV) in Abhängigkeit eines mit den Förder- daten (30) gebildeten Entscheidungskriteriums (K) einzuleiten.

7. Druckluft-System (1 ) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch ge- kennzeichnet, dass die elektronische Steuereinrichtung (10) als Förderda- ten (30) Förder-Volumina und/oder Förderzeiten der vorausgegangenen Förder-Modi (I) ermittelt und abspeichert.

8. Druckluft-System (1 ) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch ge- kennzeichnet, dass die elektronische Steuereinrichtung (10) die Anti- Emulsions-Modi (IV) unabhängig von einer Außentemperatur einstellt.

9. Druckluft-System (1 ) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch ge- kennzeichnet, dass im Anti-Emulsions-Modus (IV) weiterhin ein Luftstrom von dem Druckluftausgang (8b), insbesondere von angeschlossenen Druckluft-Verbrauchern (4), durch den Lufttrockner (12) zu dem Entlüf tungs-Ausgang (8d) einstellbar ist.

10. Druckluft-System (1 ) nach einem der vorherigen Ansprüche dadurch ge- kennzeichnet, dass die elektronische Steuereinrichtung (10) einen Daten- speicher (28) aufweist, zum Speichern der Förderdaten (30).

11. Druckluft-System (1 ) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch ge- kennzeichnet, dass die Ventileinrichtung (9) ein gemeinsames Ventilge- häuse (9a) aufweist, zur Aufnahme und thermischen Kopplung der Venti- le.

12. Druckluft-System (1 ) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch ge- kennzeichnet, dass die Ventileinrichtung (9) einen Regenerationspfad (20) für den Regenerations-Luftstrom aufweist, wobei in dem Regenerati- onspfad (20) eine Drossel (21 ) zur Druckverminderung und ein Regenera- tions-Rückschlagventil (22) vorgesehen sind.

13. Druckluft-System (1 ) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch ge- kennzeichnet, dass die Ventileinrichtung (9) ein Entlüftungs-Sperrventil (24), vorzugsweise als pneumatisches 3/2-Sperrventil, aufweist, das ei- nen Trockner-Eingang (12a) und/oder den Druckluft-Eingang (8a) in Ab- hängigkeit eines der elektrischen Steuersignale an den Entlüftungs- Ausgang (8d) legt.

14. Druckluft-System (1 ) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch ge- kennzeichnet, dass die Druckluftaufbereitungsanlage (2) über eine Druck- luftleitung direkt und/oder ohne Kühlung an den Kompressor (3) ange- schlossen ist zur direkten Aufnahme der geförderten Druckluft (13).

15. Verfahren zum Steuern eines Druckluft-Systems (1 ) eines Nutzfahrzeugs, wobei folgende Betriebsmodi (I, II, III, IV) eingestellt werden (St1 ):

- ein Förder-Modus (I) zum Fördern von Druckluft (13) von einem Kom- pressor (3) durch eine Druckluftaufbereitungsanlage (2), die einen Luft- trockner (12) zum Trocknen der Druckluft (13) aufweist, zu einem Druck- luftausgang (8b) für mindestens einen Druckluft-Verbraucher (4),

- ein Ruhe-Modus (II) bei nicht förderndem Kompressor (3),

- ein Regenerations-Modus (III) zum Regenerieren des Lufttrockners (12) durch Rückführen von Druckluft von Druckluftausgang (8b) durch den Lufttrockner (12) zu einem Entlüftungs-Ausgang (8d) der Druckluftaufbe- reitungsanlage (2),

dadurch gekennzeichnet, dass

in dem Förder-Modi (I) Förderdaten (30) ermittelt werden (St2), und in Abhängigkeit der Förderdaten (30) vorangegangener Förder-Modi (I) ein von dem Regenerations-Modus und dem Förder-Modus (!) verschie- dener Anti-Emulsions-Modus (IV) eingestellt wird, in dem vom Kompres- sor (3) Druckluft (13) an den Drucklufteingang (8a) der Druckluftaufberei- tungsanlage (2) gefördert wird, zum Ausheizen der Druckluftaufberei- tungsanlage (2) durch die komprimierte, erhitzte Druckluft (13) und Aus- gabe an dem Entlüftungs-Ausgang (8d). (St4)

16. Verfahren nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Anti- Emulsions-Modus (IV) die Druckluft (13) in der Druckluftaufbereitungsan- lage (2) von dem Drucklufteingang (8a) zu einem Entlüftungs-Ausgang (8d) geleitet wird, ohne den Lufttrockner (12) zu durchströmen.

1 /.Verfahren nach Anspruch 15 oder 16, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Anti-Emulsions-Modus (IV) weiterhin von dem Druckluftausgang (8b), insbesondere von angeschlossenen Druckluft-Verbrauchern (4), Druckluft (13) über den Druckluft-Ausgang (8b) und den Lufttrockner (12) zu dem Entlüftungs-Ausgang (8d) geleitet wird.

18. Verfahren nach einem der Ansprüche 15 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass als Förderdaten (30) Förder-Zeiten und/oder Förder-Volumenströme der in den vorangegangenen Förder-Modi (I) geförderten Druckluft (13), z.B. aus den Förder-Zeiten und/oder Förder-Volumenströme vorange- gangener Förder-Modi (I) ermittelte Förder-Volumina herangezogen wer- den, wobei ein Entscheidungskriterium (K) zur Einleitung der Anti- Emulsions-Modi (IV) in Abhängigkeit der Förder-Zeiten und/oder Förder- Volumenströme gebildet wird.

19. Verfahren nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass

in dem Anti-Emulsions-Modus (IV) Anti-Emulsions-Fördervolumina und/oder Anti-Emulsions-Förderzeiten der geförderten Druckluft (13) er mittelt werden und

die Anti-Emulsions-Volumina in einem vorgegebenen Verhältnis oder Verhältnis-Bereich zu den in den Förder-Modi (I) ermittelten Förder-Zeiten und/oder Förder-Volumina eingestellt werden.

20. Verfahren nach einem der Ansprüche 15 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass die Anti-Emulsions-Modi (IV) unabhängig von einer Außentempera- tur eingestellt werden.

Description:
Druckluft-System für ein Nutzfahrzeug und Verfahren zum Betreiben ei- nes Druckluft-Systems

Die Erfindung betrifft ein Druckluft-System für ein Nutzfahrzeug und ein Verfahren zum Betreiben eines Druckluft-Systems.

Druckluftaufbereitungsanlagen in Druckluft-Systemen von Nutzfahrzeu- gen dienen zur Trocknung und Reinigung der von einem Kompressor geför- derten Druckluft.

Die Druckluftaufbereitungsanlage ist in einen Förder-Modus schaltbar, in dem Druckluft von dem Kompressor über einen Drucklufteingang der Druckluftaufbereitungsanlage, einen in der Druckluftaufbereitungsanlage aufgenommenen Lufttrockner, z. B. mit einer auswechselbaren Trockner- Kartusche, und einen Druckluftausgang zu dem mindestens einen Verbrau- cher gefördert wird. Wenn genügend Druckluft gefördert worden ist, kann die Druckluftaufbereitungsanlage im Allgemeinen in einen Ruhe-Modus oder OFF-Modus geschaltet werden, wozu der Kompressor mittels eines Steuer- signals ausgeschaltet wird und nicht mehr oder nur noch in einem Leerlauf minimal fördert.

Die Regeneration bzw. Entfeuchtung des Lufttrockners erfolgt im Allge meinen in einem Regenerations-Modus, in dem zuvor geförderte Druckluft, die z.B. in einem Behälter gespeichert ist, zurück über den Druckluftausgang der Druckluftaufbereitungsanlage und einen Regenerationspfad sowie durch den Lufttrockner zu einem Entlüftungs-Ausgang geleitet wird.

Der Regenerationspfad ist im Förder-Modus gesperrt und wird zur Re- generation freigeschaltet. Zur Einstellung der verschiedenen Betriebsmodi sind Magnetventile bzw. Solenoid-Ventile, im Allgemeinen als elektropneu- matische 2/2 oder 2/3-Wegeventile, vorgesehen, die von einer elektronischen Steuereinrichtung entsprechend mit elektrischen Steuersignalen angesteuert werden.

Weiterhin sind Druckluftaufbereitungsanlagen bekannt, bei denen ein so genannter Cold-mode eingestellt wird, wenn eine hinreichend niedrige Au- ßentemperatur gemessen wird. Die DE 10 2010 024 893 A1 beschreibt eine Druckluftaufbereitungsanlage mit einem derartigen Cold-mode, der dazu dient, in dem Lufttrockner verbliebene Feuchtigkeit über den Entlüftungs- Ausgang auszublasen.

Es zeigt sich, dass der Regenerations-Modus zwar im Allgemeinen zur Verringerung des Feuchtigkeitsgrades des Trocknergranulats ausreichend ist; bei längerer Betriebszeit können jedoch über den Druckluftkompressor bestimmte Zusatzstoffe, im Allgemeinen Schmiermittel, zugeführt werden, die im Trocknergranulat aufgenommen werden und mit der zusätzlich zugeführ- ten Feuchtigkeit, der mechanischen Bearbeitung durch den Luftstrom und den Temperaturänderungen zu einer Emulsionsbildung führen. Hierbei wird eine Emulsion aus Wasser und z. B. als kleine Tröpfchen oder kleine Partikel zugeführten Schmierstoffen gebildet, die eine cremige,„Mayonnaise-artige“ Konsistenz ausbildet und zu einem Verstopfen und zur Unbrauchbarkeit des Lufttrockners führen kann. Die Entstehung wird Vorrang ing bei Systemen mit geringer Einschaltdauer des Kompressor beobachtet.

Die Lufttrockner weisen im Allgemeinen eine T rockner-Kartusche bzw. Trockner-Patrone mit einem Trockner-Granulat auf, die auf einem Ventilge- häuse aufgenommen ist und regelmäßig ersetzt werden kann, da ihre Auf- nahmefähigkeit durch Verschmutzungen langfristig leidet. Die Emulsionsbil- dung kann jedoch auch bei neuen T rockner-Kartuschen recht schnell erfol- gen, wobei die so gebildete Emulsion auch weiterhin z. B. in das Kar- tuschengehäuse eindringen kann, wobei es zu einer Schädigung des Tro- ckenmittels bis hin zu einem Verstopfen (bei Temperaturen unter 0° und möglicher Eisbildung) führen kann.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Druckluft-System für ein Nutzfahrzeug und ein Verfahren zum Steuern des Druckluft-Systems zu schaffen, die einen sicheren Betrieb mit geringer Beeinträchtigung durch Emulsionsbildung ermöglichen.

Diese Aufgabe wird durch ein Druckluft-System für ein Nutzfahrzeug und ein Verfahren zum Steuern eines derartigen Druckluft-Systems für ein Nutzfahrzeug nach den unabhängigen Ansprüchen gelöst. Die Unteransprü- che beschreiben bevorzugte Weiterbildungen.

Das erfindungsgemäße Druckluft-System kann insbesondere mit dem erfindungsgemäßen Verfahren gesteuert werden; das erfindungsgemäße Verfahren dient insbesondere zum Steuern eines erfindungsgemäßen Druck- luft-Systems.

Der Kompressor kann hierbei zum einen direkt von einer Motorwelle des Fahrzeugmotors angetrieben werden; es kann aber z.B. auch ein elektri- scher Kompressor sein, der somit elektrisch angetrieben wird. Ein derartiger elektrischer Kompressor kann z.B. über ein fahrzeuginternes Datensystem wie einen CAN-Bus angesteuert werden.

Der Erfindung liegt der Gedanke zugrunde, die Emulsionsbildung durch einen Anti-Emulsions-Modus zu begrenzen oder zu verhindern; insbesondere sollen zeitweise gebildete Emulsionen wieder verringert werden, wobei der Anti-Emulsions-Modus zum zeitweisen Aufheizen der Druckluftaufberei- tungsanlage dient. Hierfür wird Druckluft vom Kompressor in die Druckluft- aufbereitungsanlage gefördert und durch den Entlüftungs-Ausgang ausgege- ben. Die geförderte Druckluft wird aufgrund der adiabatischen Kompression im Kompressor im Allgemeinen mit einer hohen Temperatur von z. B. 100 bis 120 °C an die Druckluftaufbereitungsanlage abgegeben. Die zu geführte Druckluft heizt somit die Luftaufbereitungsanlage, insbesondere die ange- sammelte Emulsion in den Komponenten des Lufttrockners auf.

Im Normalfall hat der Lufttrockner im Zusammenspiel mit z.B. einer Kühlschlange die Funktion, durch Kondensation und Adsorption den Tau- punkt der ins System geförderten Luft zu verringern. Die Erfindung hält diese Strategie vorzugsweise grundsätzlich bei, zur Bewahrung der Lufttrockner- zielsetzung. In Leerlaufphasen, bei ausreichendem Systemdruck, wird der Kompressor vorzugsweise aktiviert, um vorrangig durch Temperaturerhö- hung den Abbau der ungewünschten festen„Mayonnaise-artigen“ Bestand- teil zu bewirken.

Es hat sich hierbei in Versuchen gezeigt, dass eine derartige zeitweise Aufheizung unter Ausblasung der ausgeheizten Feuchtigkeit und der Ablage- rungen der Emulsionsbildung wirksam entgegensteuern kann. Ein derartiger Anti-Emulsions-Modus ist deutlich wirksamer als der reine Regenerations- Modus, in dem zuvor geförderte Druckluft über den Regenerationspfad mit einer Drossel durch den Lufttrockner geleitet wird. Die Volumenströme eines derartigen Regenerations-Modus sind entsprechend gering, wobei an der Drossel auch eine Entspannung und somit eine Kühlung auftritt.

Der Anti-Emulsions-Modus dient somit nicht zur regulären Regeneration bzw. Entfeuchtung des Lufttrockners, derartige Regenerations-Modi bzw. Regenerations-Phasen sind in üblicherweise intermittierend zu Förder- Phasen vorgesehen. Der Anti-Emulsions-Betrieb dient vielmehr zum geziel- ten, intermittierenden oder vorzugsweise periodischen Ausheizen. Hierbei werden vorzugsweise Daten vorangegangener Förder-Modi als Förder-Daten aufgenommen und gespeichert. Diese Förder-Daten können insbesondere Förder-Zeiten oder Förder-Volumina des Kompressors sein; zur Ermittlung der Förder-Volumina kann z. B. die Drehzahl der die Kom- pressor antreibenden Motorwelle als Motor-Drehzahl über den fahrzeuginter- nen Datenbus von der elektronischen Steuereinrichtung der Druckluftaufbe- reitungsanlage aufgenommen werden, und die so ermittelten Förderleistun- gen mit den Förderzeiten multipliziert werden. Der Anti-Emulsions-Modus kann somit in Abhängigkeit der Förderzeiten oder Fördervolumina intermittie rend bzw. periodisch eingeschaltet werden, falls nicht gerade z.B. ein erhöh- ter Förder-Bedarf und somit eine Vorzugswahl eines aktuell erforderlichen Förder-Modus vorliegt.

Hierdurch werden einige Vorteile erreicht:

So kann die Lebensdauer des Lufttrockners bzw. einer eingesetzten T rockner-Kartusche deutlich erhöht werden. Ein Verstopfen durch eine Emulsion kann wirksam verhindert werden. Durch den Anti-Emulsions-Modus tritt zwar grundsätzlich ein erhöhter Energiebedarf auf; da durch die Verringe- rung der Emulsion aber wiederum die Durchlässigkeit des Lufttrockners er höht wird, können effektivere Förder-Modi und Regenerations-Modi einge- stellt werden, die auch zu einer Verringerung des Energieverbrauchs führen.

Des Weiteren werden vorzugsweise ungeplante Werkstattaufenthalte vermieden, die bei herkömmlichen Systemen durch eine verringerte Förder- leistung bis hin zu einem vollständigen Förderversagen des Kompressors erforderlich sind.

Ein weiterer Vorteil liegt darin, dass der Anti-Emulsions-Modus ohne re- levanten Hardware-Mehraufwand einstellbar ist; so kann bei einer Druckluft- aufbereitungsanlage mit z. B. zwei Magnetventilen der Anti-Emulsions- Modus zusätzlich zu dem Förder-Modus, Ruhe-Modus und Regenerations- Modus eingestellt werden.

Die Verhältnisse von Förder-Volumina in dem Förder-Modi und der Anti- Emulsions-Förder-Volumina kann z. B. im Bereich von etwa 5:1 bis 20:1 , z.

B. etwa 10:1 eingestellt werden. Der Anti-Emulsions-Modus wird vorzugswei- se seltener als der Regenerationsmodus geschaltet.

Weiterhin kann vorteilhafterweise auch eine Anpassung der Kompres- soreinschaltdauer (Kompressoraktivierung im Verhältnis zur Betriebsdauer) in Abhängigkeit des Wärmeeintrages durch die Verbraucher erfolgen, um bei ausreichendem Wärmeeintrag durch Verbrauchsszenarien ein unnötiges zu- sätzliches Aktivieren zu vermeiden.

Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung wird im Anti-Emulsions-Modus - zusätzlich zu der vom Kompressor geförderten Luft - auch Druckluft ent- sprechend einem Regenerationsmodus zurückgeführt, d.h. von dem mindes- tens einem Verbraucher über den Druckluftausgang und den Regenerations- pfad durch den Lufttrockner. Hierdurch wird der Vorteil erreicht, dass durch den zusätzlichen Luftstrom eine ergänzende Trocknung des aufgeheizten Lufttrockners, insbesondere des T rocknergranulates erreicht wird. Dies ist ein durch die Verschaltung ermöglichter Nebeneffekt, der aber lediglich ge- mäß einer möglichen Ausbildung vorgesehen ist. Es kann z.B. auch ein zu- sätzliches Magnetventil eine Unabhängigkeit der Ansteuerung des Leerlauf- ventils im Trockner ermöglichen.

Im Anti-Emulsions-Modus wird vorteilhafterweise die vom Kompressor geförderte und an den Drucklufteingang ausgegebene Druckluft über ein Ent- lüftungs-Sperrventil an den Entlüftungs-Ausgang ausgegeben; dies erfolgt insbesondere auch ohne Durchleiten der Druckluft durch den Lufttrockner. Hierdurch kann ein höherer Luftstrom erreicht werden als z. B. im Förder- Modus, bei dem geförderte Druckluft durch das Trockner-Granulat gelangt; weiterhin wird somit keine Feuchtigkeit in das Trockner-Granulat gefördert. Hierdurch wird insbesondere der Vorteil erreicht, dass das Ventilgehäuse der Druckluftaufbereitungsanlage und hierdurch auch die aufgenommene T rock- ner-Kartusche effektiv ausgeheizt werden können.

Die Ventileinrichtung der Druckluftaufbereitungsanlage kann unter- schiedlich ausgebildet sein; hierbei können insbesondere genau zwei Mag- netventile, z. B. elektropneumatische 3/2-Wegeventile vorgesehen sein. So- mit reichen genau zwei elektrische Steuersignale zur Ansteuerung der bei- den Magnetventile. Hierdurch wird der Vorteil eines kostengünstigen Aufbaus durch eine geringe Anzahl von Magnetventilen erreicht. Durch die beiden elektrischen Steuersignale können die vier Betriebsmodi jeweils genau ein- gestellt werden.

Somit wird ein effektiver, kostengünstiger und platzsparender Aufbau erreicht, der eine kompakte Ausbildung zulässt. Eine so ausgebildete Venti- leinrichtung, vorzugsweise mit einem gemeinsamen metallischen Ventilge- häuse, lässt sich effektiv durch die geförderte Druckluft ausheizen und aus- blasen.

Die elektronische Steuereinrichtung der Druckluftaufbereitungsanlage ist vorteilhafterweise mit einem internen oder externen Datenspeicher zum Speichern der Förderdaten vorhandener Förder-Modi ausgebildet, was im Allgemeinen keinen erheblichen Mehraufwand bedeutet.

Vorteilhafterweise wird der Anti-Emulsions-Modus unabhängig von der Messung einer Außentemperatur eingestellt, d. h. er ist von einem Gold- Mode bereits hierdurch verschieden. Auch wird z. B. ein Cold-Mode nicht in Abhängigkeit von Förder-Daten eingestellt. Somit wird erfindungsgemäß auch ein Verfahren zur Steuerung ge- schaffen, das ohne zusätzlichen bzw. ohne relevanten Hardware- Mehraufwand und weiterhin ohne Beeinträchtigung der anderen drei Be- triebs-Modi einen Anti-Emulsions-Modus vorsieht, der eine Emulsions- Bildung wirksam verhindern oder verringern kann.

Die Erfindung wird im Folgenden anhand der beiliegenden Zeichnung an einigen Ausführungsformen erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 ein Schaltbild eines Druckluft-Systems mit einer Druckluft- aufbereitungsanlage, gemäß einer Ausführungsform der Erfindung;

Fig. 2 ein elektropneumatisches Schaltdiagramm der Druckluft- aufbereitungsanlage mit der elektrischen Ventilansteue- rung, gemäß einer Ausführungsform der Erfindung;

Fig. 3 ein Flussdiagramm eines Verfahrens gemäß einer Ausfüh- rungsform der Erfindung.

Ein Druckluft-System 1 weist gemäß Figur 1 , 2 eine Druckluftaufberei- tungsanlage 2, einen z.B. ölgeschmierten Kompressor 3 und mindestens ei- nen Druckluft-Verbraucher 4, z. B. mit einem Mehrkreis-Schutzventil und mehreren Verbraucherkreisen 6a, 6b, 6c auf. Das Druckluft-System 1 ist zum Einsatz in einem Nutzfahrzeug, z. B. einem LKW vorgesehen; der Kompres- sor 3 ist im Allgemeinen direkt auf einer Motorwelle 7 des Verbrennungsmo- tors vorgesehen; es ist jedoch auch der Einsatz eines Kompressors 3 in z. B. einem Fahrzeug mit Elektroantrieb möglich.

Die Druckluftaufbereitungsanlage 2 weist einen Lufttrockner 12, z. B. als Trocknerkartusche mit einem Filter, eine Ventileinrichtung 9, die nach unter- schiedlichen Ausführungsformen ausgebildet sein kann und in Figur 2 bei spielhaft gezeigt ist, sowie eine elektronische Steuereinrichtung (ECU) 10 auf. Die Druckluftaufbereitungsanlage 2 weist weiterhin einen Druckluftein- gang 8a (Eingangsanschluss), einen Druckluftausgang 8b zum Anschluss des Druckluft-Verbrauchers 4, einen pneumatischen Steuerausgang 8c und einen Entlüftungs-Ausgang 8d, z. B. zum Anschluss eines Schalldämpfers auf. Der Schalldämpfer kann entsprechend auch bereits in die Druckluftauf- bereitungsanlage 2 integriert sein.

Die Druckluftaufbereitungsanlage 2 kann in verschiedenen Betriebsmo- di bzw. Betriebszuständen betrieben werden:

In einem Förder-Modus (onload-Modus) I ist der Kompressor 3 einge- schaltet und fördert Druckluft 13 zu dem Drucklufteingang 8a; die geförderte Druckluft 13 wird in dem Lufttrockner 12 getrocknet und gereinigt und über den Druckluftausgang 8b an den mindestens einen Druckluft-Verbraucher 4 ausgegeben.

In einem Ruhe-Modus (offload-Modus) II ist der Kompressor 3 ausge- schaltet und fördert somit keine oder keine nennenswerte Druckluft 13 durch die Druckluftaufbereitungsanlage 2. Bei einem Kompressor 3 mit Kompres- sorkupplung kann der Kompressor 3 im Allgemeinen ganz ausgeschaltet werden; bei einem Kompressor 3 mit Leerlauf kann gegebenenfalls ein ge- ringer Förderstrom an Druckluft 13 ausgebildet werden.

In einem Regenerations-Modus (purge-Modus) III wird zuvor von der Druckluftaufbereitungsanlage 2 geförderte Druckluft 13, die in dem mindes- tens einen Druckluft-Verbraucher 4, z. B. einer Versorgungsleitung (gallery) oder einem hierfür vorgesehenen Druckluftspeicher 11 gespeichert ist, zu- rück über den Druckluftausgang 8b durch die Druckluftaufbereitungsanlage 2 geleitet und aus dem Entlüftungs-Ausgang 8d ausgeben, um den Lufttrock- ner 12 bzw. die T rocknerkartusche zu trocknen und somit zu regenerieren.

In einem Anti-Emulsions-Modus IV ist der Kompressor 3 eingeschaltet und fördert somit Druckluft 13 zu dem Drucklufteingang 8a, die von der Druckluftaufbereitungsanlage 2 über den Entlüftungs-Ausgang 8d wieder ausgegeben wird. Weiterhin wird vorteilhafterweise ergänzend - wie im Re- generationsmodus III - auch Druckluft 13 von den Druckluft-Verbrauchern 4 z. B. wiederum von einem Druckluftspeicher 11 , über den Druckluftausgang 8b zu der Druckluftaufbereitungsanlage 2 geführt und über den Entlüftungs- Ausgang 8d ausgegeben.

In Figur 1 sind schematisch bereits einige der Ventile eingezeichnet; in Figur 2 ist beispielhaft eine Druckluftaufbereitungsanlage 2 mit einer detail lierten Ventileinrichtung 9 gezeigt; hier sind auch alternative Ausbildungen möglich. Gemäß Figur 2 weist die Ventileinrichtung 9 ein vor den Druckluft- ausgang 8b geschaltetes Ausgang-Rückschlagventil 14 auf, das lediglich eine Förderung der Druckluft 13 von dem Lufttrockner 12 zum Druckluftaus- gang 8b, nicht jedoch eine Rückführung zulässt. Weiterhin sind zwei Magnet- Ventile (Solenoid-Ventile bzw. elektropneumatische Ventile) vorgesehen, die gemäß der Ausführungsform der Figur 2 als ein Regenerations-Ventil 16 und ein Kompressor-Ansteuerventil 18 ausgebildet sind. Die elektronische Steu- ereinrichtung 10 gibt ein erstes elektrisches Steuersignal S1 an das Kom- pressor-Ansteuerventil 18 und eine zweites elektrisches Steuersignal S2 an das Regenerations-Ventil 16 aus, um die verschiedenen Betriebsmodi zu schalten. Die beiden Magnetventile 16, 18 sind als 3/2-Ventile ausgebildet; vorteilhafterweise ist der Förder-Modus als Grundzustand der Ventileinrich- tung 9 ausgebildet, d. h. er liegt bei S1 = 0 und S2 = 0 vor, d. h. ohne An- steuerung der beiden Magnetventile 16, 18 durch die elektronische Steuer- einrichtung 10. Die Steuersignale S1 und S2 können durch separate Leitungen über- tragen werden; sie können aber auch über ein fahrzeuginternes Datensystem wie z.B. den CAN-Bus übertragen werden.

Die beiden Magnetventile 16, 18 sind direkt an den Druckluftausgang 8b, d. h. somit auch an den Druckluft-Verbraucher 4 mit dem Druckluftspei- cher 11 angeschlossen. An das Regenerations-Ventil 16 ist ein Regenerati- onspfad 20 mit einer Drossel (Querschnittverengung) 21 und einem Regene- rations-Rückschlagventil 22 angeschlossen, wobei der Regenerationspfad 20 an einen T rockner-Ausgang 12b des Lufttrockners 12 angeschlossen ist. Der Trockner-Eingang 12a, der im Allgemeinen auch direkt an dem Druckluftein- gang 8a angeschlossen oder als dieser ausgebildet ist, ist über ein Entlüf- tungs-Sperrventil 24 an den Entlüftungs-Ausgang 8d angeschlossen. Das Entlüftungs-Sperrventil 24 ist in seiner unbetätigten Grundstellung vorteilhaf- terweise sperrend; es ist vorzugsweise als pneumatisch angesteuertes 2/2- Sperrventil ausgebildet.

Gemäß der Ausführungsform der Figur 2 ist der pneumatische Steuer- eingang 24a des Entlüftungs-Sperrventils 24 an den Regenerationspfad 20, d. h. an einen Ausgang des Regenerations-Ventils 16 angeschlossen, so dass bei geöffnetem Regenerations-Ventil 16 ein Regenerations-Luftstrom über das geöffnete Regenerations-Ventil 16, den Regenerationspfad 20, den Lufttrockner 12 sowie das geöffnete Entlüftungs-Sperrventil 24 zu dem Ent- lüftungs-Ausgang 8d ausgebildet wird. Im Förder-Modus sperrt das Entlüf tungs-Sperrventil 24, so dass der geförderte Luftstrom hierdurch nicht verrin- gert wird.

Der Kompressor 3 weist einen pneumatischen Steuereingang 3a (com- pressor unloader) auf, an den eine pneumatische Steuerleitung 25 ange- schlossen ist. Bei drucklosem pneumatischen Steuereingang 3a fördert der Kompressor 3 Druckluft 13 zum Drucklufteingang 8a. Bei Betätigung des Kompressor-Ansteuerventils 18 über das erste elektrische Steuersignal S1 wird dieses in seine geöffnete Stellung verstellt, in der es den Druckluftaus- gang 8b an die pneumatische Steuerleitung 25 legt und - falls hinreichend Druck an dem Druckluftausgang 8b anliegt - hierdurch der Kompressor 3 ausschaltet.

Die Druckluftaufbereitungsanlage 1 kann somit in folgenden Betriebs- modi betrieben werden:

Im Förder-Modus I ist S1 = 0 und S2 = 0, d. h. es liegt der in Figur 2 ge- zeigte Zustand vor, bei dem Druckluft 13 von dem Kompressor 3 über den Drucklufteingang 8a, den Lufttrockner 12 und den Druckluftausgang 8b zu dem Druckluft-Verbraucher 4 gefördert wird; die weiteren Ventile werden nicht einbezogen.

Im Ruhe-Modus II (off-load-Modus), bei dem die elektronische Steuer- einrichtung 10 z.B. über einen an den Verbraucher angeschlossenen Druck- luftsensor einen hinreichenden Druckwert im Druckluftspeicher 11 sensiert, wird S1 = 1 und S2 = 0 geschaltet, so dass das Kompressor-Ansteuerventil 18 ausgesteuert wird, die Steuerleitung 25 des Kompressors 3 mit Druck be- aufschlagt wird und hierdurch der Kompressor 3 ausgeschaltet wird. Der Re- generationspfad 20 ist hierbei nicht belüftet, so dass auch das Entlüftungs- Sperrventil 24 weiter sperrt.

Im Regenerations-Modus III ist S1 = 1 und S2 = 1 , so dass wiederum die Steuerleitung 25 des Kompressors 3 mit Druck beaufschlagt wird und den Kompressor 3 ausschaltet. Da weiterhin auch S2 = 1 ist, wird auch der Re- generationspfad 20 belüftet, so dass die Druckluft über die Drossel 21 und das Regenerations-Ventil 16 invers durch den Lufttrockner 12 geführt wird, und weiterhin über das aufgrund des belüfteten Regenerationspfads 20 ge- öffnete Entlüftungs-Sperrventil 24 eine Entlüftung der durch den Lufttrockner 12 geführten Luft über den Entlüftungs-Ausgang 8d ermöglicht wird.

In dem Anti-Emulsions-Modus IV ist S1 = 0 und S2 = 1 , so dass das Kompressor-Ansteuerventil 18 unbetätigt und die Steuerleitung 25 des Kom- pressors 3 unbelüftet ist. Der Kompressor 3 ist somit weiterhin eingeschaltet und fördert Druckluft 13 zu dem Drucklufteingang 8a. Da S2 = 1 ist, wird das Regenerations-Ventil 16 ausgesteuert und belüftet somit den Regenerations- pfad 20, so dass das Entlüftungs-Sperrventil 24 ausgesteuert wird und somit den Drucklufteingang 8a direkt an den Entlüftungs-Ausgang 8d legt. Da wei- terhin der Regenerationspfad 20 belüftet ist, wird auch vom System bzw. dem Druckluft-Verbraucher 4 gespeicherte Luft, d. h. Luft des Druckluftspei- chers 11 , über den Druckluftausgang 8b - wie im oben beschriebenen Re- generations-Modus III - über das geöffnete Regenerations-Ventil 16 und den Regenerationspfad 20 sowie im inversen Betrieb über den Lufttrockner 12 gefördert, wobei diese Luft ebenfalls durch das Entlüftungs-Sperrventil 24 zum Entlüftungs-Ausgang 8d geführt wird.

Die Ventileinrichtung 9 weist ein Ventilgehäuse 9a auf, insbesondere ein metallisches Gehäuse bzw. gegossenes Gehäuse, das eine thermische Kopplung ermöglicht. Im Anti-Emulsions-Modus IV wird die vom Kompressor 3 verdichtete Druckluft 13 in das Ventilgehäuse 9a geführt. Die Druckluft 13 ist durch die adiabatische Kompression erhitzt auf z. B. 100 bis 120 ° C und heizt somit das Ventilgehäuse 9a und somit auch den Lufttrockner 12, der vorteilhafterweise außerhalb des Ventilgehäuses 9a angebracht sein kann, aus. Auch führt die durch den Regenerationspfad 20 geführte Regenerations- Luft zu einer weiteren Trocknung des Lufttrockners 12, so dass im Anti- Emulsions-Modus IV eine Ausheizung und Trocknung der gesamten Druck- luftaufbereitungsanlage 2 erfolgt. Im Anti-Emulsions-Modus IV zählt bzw. registriert die elektronische Steuereinrichtung 10 die Förder-Modi I, d. h. sammelt Förderdaten 30 der Förder-Modi I, z.B. in einem internen oder externen Datenspeicher 28. Hier bei kann die elektronische Steuereinrichtung 10 zum einen Förderzeiten zäh- len, d. h. die Zeitdauer der Förder-Modi I. Weiterhin ist möglich, dass die elektronische Steuereinrichtung 10 die Förder-Volumina der geförderten Druckluft 13 registriert, die z. B. von der Drehzahl der Motorwelle 7 abhän- gen. So können die Förder-Volumina als Produkt der zu der Drehzahl der Motorwelle 7 proportionalen Fördervolumenstrom (Förderleistung) und der Förderzeit ermittelt werden. In Abhängigkeit der Förderdaten 30 leitet die elektronische Steuereinrichtung 10 dann den Anti-Emulsions-Modus IV ein, durch Ausgabe der elektrischen Steuersignale S1 , S2. So kann z. B. bei ei- nem durchschnittlichen Fördervolumenstrom, d. h. mittlerer Drehzahl der Mo- torwelle 7, auf zehn Förderzeiten im Förder-Modus eine Zeiteinheit des Anti- Emulsions-Modus IV erfolgen.

Die elektronische Steuereinrichtung 10 kann z. B. sämtliche vorherigen Förder-Modi zählen und in Abhängigkeit der so ermittelten Förderdaten 30 den Anti-Emulsions-Modus IV einleiten. Weiterhin kann auch lediglich über einen vorangegangenen Zeitraum, z. B. ein Tag, eine derartige Ermittlung erfolgen.

Im Förder-Modus I kann durch die geförderte Druckluft 13 und die im Lufttrockner 12 gespeicherten Feuchtigkeit zusammen mit z. B. Öl- Komponenten oder Schmiermittel-Komponenten, die mit der Druckluft 13 mitgefördert wurden, eine Emulsion gebildet werden, die grundsätzlich zu einer Verstopfung des Lufttrockners 12 bzw. der Trocknerkartusche, aber auch der Ventileinrichtung 9 führen kann. Durch den Anti-Emulsions-Modus IV erfolgt ein effektives Ausheizen der Druckluftaufbereitungsanlage 2 unter gleichzeitiger Trocknung, wobei dieses Ausheizen in Abhängigkeit des vorhe- rigen Förderverhaltens erfolgt. Es zeigt sich, dass hierdurch die Emulsions- bildung effektiv rückgängig gemacht werden kann.

Die Ventileinrichtung 9 kann auch alternativ zu der Ausführungsform der Figur 2 ausgebildet werden. Relevant ist hierbei, dass durch die elektrischen Steuersignale S1 , S2 die verschiedenen Betriebsmodi ausgebildet werden können. So können z. B. zwei andere Magnetventile bzw. andere Anschlüsse der Magnetventile gewählt werden, wobei z. B. der Regenerationspfad 20 und die pneumatische Steuerleitung 25 des Kompressors 3 an ein gemein- sames Magnetventil angeschlossen werden können. Weiterhin kann z. B. ein weiterer Regenerationspfad parallel zu dem des Regenerationspfads 20 der Figur 2 auch von dem Kompressor-Ansteuerventil 18 ausgehen. Weiterhin kann ein zusätzliches pneumatisches 2/2-Sperrventil in dem Regenerations- pfad 20 vorgesehen sein, das die pneumatische Steuereinleitung bzw. den Ausgang des Kompressor-Ansteuerventils 18 ansteuert.

Das erfindungsgemäße Verfahren ist an der Ausführungsform der Figur 3 beschrieben:

Nach dem Start in Schritt StO

wird in Schritt St1 von der elektronischen Steuereinrichtung 10 ent- schieden, einen der drei folgenden Betriebsmodi einzustellen:

Förder-Modus I, Ruhe-Modus II, Regenerations-Modus III,

wobei in dem Förder-Modus I die elektronische Steuereinrichtung 10 Förderdaten 30 sammelt, z. B. als Förderzeiten des Kompressors 3, und/oder Fördervolumina aus den Förderzeiten und herangezogenen Dreh- zahlen der Motorwelle 7, ggf. unter Einbeziehung weiterer Daten wie z. B. einem gespeicherten Druck in dem Druckluftspeicher 11 , gegen den der Kompressor 3 arbeitet,

somit werden in Schritt St2 ein oder mehrere Förder-Modi I eingestellt und von der elektronischen Steuereinrichtung 10 die Förderdaten 30 in z. B. in der Speichereinrichtung 28 abgelegt.

In Schritt St3 wird bei Erreichen eines Entscheidungskriteriums K, z. B. bei Erreichen eines Grenzfördervolumens oder einer Grenzförderzeit ent- sprechend der Verzweigung y in Schritt St4 nachfolgend ein Anti-Emulsions- Modus IV eingestellt, z. B. über eine vorgegebene Zeit.

Falls das Entscheidungskriterium K in Schritt St3 nicht erfüllt ist, wird das Verfahren gemäß Verzweigung n direkt vor den Schritt St1 zurückge- setzt. Ansonsten wird das Verfahren nach dem Schritt St4 vor den Schritt St1 zurückgesetzt, so dass die Steuereinrichtung 10 wiederum den jeweils aktuellen Betriebsmodus I, II oder III wählt.

Abweichend von der gezeigten Ausführungsform kann auch ein elektri- scher Kompressor vorgesehen sein, der direkt durch das erste elektrische Steuersignal S1 ein- und ausgeschaltet wird, wobei die Druckluftaufberei- tungsanlage 2 dann vorzugsweise kein elektropneumatisches Kompressor- Ansteuerventil 18 aufweist. Das zweite elektrische Steuersignal S2 kann bei derartigen elektrischen Systemen wie in der beschriebenen Weise zur An- steuerung eingesetzt werden, d.h. insbesondere zur Ansteuerung des elekt- ropneumatischen Regenerations-Ventils 16.

Bezugszeichenliste (Bestandteil der Beschreibung)

Druckluft-System

Druckluftaufbereitungsanlage

Kompressor

a pneumatischer Steuereingang des Kompressors 3

Druckluft-Verbraucher

a, 6b, 6c Verbraucherkreise

Motorwelle

a Drucklufteingang

b Druckluftausgang

c pneumatischer Steuerausgang

d Entlüftungs-Ausgang

Ventileinrichtung

a Ventilgehäuse

0 elektronische Steuereinrichtung (ECU)

1 Druckluftspeicher

2 Lufttrockner

2a Trockner-Eingang

2b T rockner-Ausgang

3 Druckluft, geförderte Druckluft

4 Ausgangs-Rückschlagventil

6 elektropneumatisches Regenerations-Ventil

8 elektropneumatisches Kompressor-Ansteuerventil

0 Regenerationspfad

1 Drossel

2 Regerations-Rückschlagventil

4 Entlüftungs-Sperrventil

4a pneumatischer Steuereingang des Entlüftungs-Sperrventils

24

5 pneumatische Steuerleitung des Kompressors 3 28 Datenspeicher

30 Förderdaten

Förder-Modus (on-load-Modus) Ruhe-Modus (off-load-Modus) Regenerations-Modus (purge-Modus)

IV Anti-Emulsions-Modus

51 erstes elektrische Steuersignal

52 zweites elektrisches Steuersignal

Sto bis St4 Schritte des Verfahrens

K Entscheidungskriterium