| JP2005140144 | VEHICLE SUSPENSION DEVICE |
| JP56149204 | STRUT-TYPE SUSPENSION DEVICE |
| JP09220921 | CAR HEIGHT ADJUSTING DEVICE |
ENGELHARDT, Marek (Motzfelder Str. 24a, Friedewald, 36289, DE)
| Patentansprüche 1. Verfahren zur Steuerung eines Kompressors einer Druckluftversorgung in einer Fahrzeugluftfederung, bei dem der Kompressor je nach Luftbedarf der Fahrzeugluftfederung und unter Berücksichtigung einer vorgegebenen zulässigen Kompressortemperatur TG von einer Luftfedersteuerung ein und ausgeschaltet wird, - bei dem die Kompressortemperatur in einem vorhandenen oder für einen zu erreichenden Betriebszustand Bz der Fahrzeugluftfederung mit einem Temperaturmodell berechnet wird und - bei dem der Kompressor in den Fällen, in denen die mit einem Temperaturmodell berechnete Kompressortemperatur die vorgegebene zulässige Kompressortemperatur TG überschreitet, ausgeschaltet oder in einer anderen Betriebsart weiter betrieben wird, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens zwei verschiedene zulässige Kompressortemperaturen TGi und TG2 vorgegeben werden und die zulässige Kompressortemperatur TG2 größer ist als die zulässige Kompressortemperatur TGi , - wobei die zulässige Kompressortemperatur TGi für einen ersten Betriebszustand BZi der Befüllung der Fahrzeugluftfederung und die zulässige Kompressortemperatur TG2 für einen weiteren Betriebszustand BZ2 der Befüllung der Fahrzeugluftfederung vorgegeben sind, - wobei in dem Fall, dass der Kompressor unter Vorgabe der zulässigen Kompressortemperatur TGi bereits eingeschaltet ist oder war, um den ersten Betriebszustand BZi zu erreichen und während dieser Einschaltperiode oder während einer nachfolgenden Abkühlphase des Kompressors eine Anforderung an die Fahrzeugsteuerung erfolgt, den zweiten Betriebszustand BZ2 zu erreichen, der Kompressor unter Vorgabe der zulässigen höheren Kompressortemperatur TG2 weiter betrieben oder wieder eingeschaltet wird. 2. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem der ersten Betriebszustand BZi eine Speicherfüllung einer geschlossenen Luftfederungsanlage und der weitere Betriebszustand BZ2 eine Höhenänderung des Fahrzeugs ist. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, bei dem der Betriebs des Kompressors von seinem Gegendruck und/oder vom Speicherdruck unabhängig ist. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bei dem die zulässige Kompressortemperatur TGi für den ersten Betriebszustand BZi auf 180° C begrenzt ist. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, bei dem die zulässige Kompressortemperatur TG2 für den zweiten Betriebszustand BZ2 auf 200° C begrenzt ist. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, bei dem der Kompressor bis zum Erreichen der ersten zulässigen Kompressortemperatur TGI ununterbrochen betrieben wird und nach Erreichen der zweiten zulässigen Kompressortemperatur TG2 getaktet/intermittierend betrieben wird. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, bei dem durch die Steuerungseinrichtung in einer Frequenz von 2 Hz abgefragt wird, ob während der Einschaltperiode des Kompressors zum Erreichen des ersten Betriebszustand BZi oder während der nachfolgenden Abkühlphase des Kompressors eine Anforderung erfolgt, den zweiten Betriebszustand BZ2 zu erreichen. 8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, bei dem der Kompressor in Abhängigkeit der im System befindlichen Luftmenge unter Vorgabe der zulässigen höheren Kompressortemperatur TG2 weiter betrieben oder wieder eingeschaltet wird. 9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, bei dem der Kompressor in Abhängigkeit von der Fahrzeughöhe unter Vorgabe der zulässigen höheren Kompressortemperatur TG2 weiter betrieben oder wieder eingeschaltet wird. Luftfederung oder Niveauregelungsanlage für ein Kraftfahrzeug mit einer Steuerungseinrichtung, welche eine Verfahren zur Steuerung gemäß Anspruch 1 bis 9 durchführt. |
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Steuerung eines Kompressors einer
Druckluftversorgung in einer Fahrzeugluftfederung, bei dem der Kompressor je nach Luftbedarf der Fahrzeugluftfederung und unter Berücksichtigung einer vorgegebenen zulässigen Kompressortemperatur (Kompressor-Grenztemperatur) TG von einer
Luftfedersteuerung ein- und ausgeschaltet wird, bei dem die Kompressortemperatur in einem vorhandenen, tatsächlichen oder zu erreichenden, geplanten Betriebszustand der Fahrzeugluftfederung mit einem Temperaturmodell berechnet wird. Dabei wird der Kompressor in den Fällen, in denen die mit einem Temperaturmodell berechnete
Kompressortemperatur eine vorgegebene zulässige Kompressortemperatur T G
überschreitet, zur Abkühlung ausgeschaltet, z. B. für einen ebenfalls nach einem
Temperaturmodell zu berechnenden Zeitraum, oder aber in einer anderen Betriebsart weiter betrieben, z.B. in einer getakteten Betriebsart.
Unter dem Begriff„Betriebszustand" wird hier jedwede aus zusammenwirkenden pneumatischen und elektronischen Regelfunktionen sich ergebende Funktion einer Luftfederungsanlage verstanden, also etwa das Auffüllen des Speichers bei einer geschlossenen Niveauregelungsanlage bzw. Luftfederungsanlage, das Auffüllen der
Luftfedern von offenen oder geschlossenen Niveauregelungsanlagen zur Veränderung der Fahrzeughöhe, das Ablassen von Luft aus Speicher oder Luftfedern, das Durchströmen und Regenerieren des Trockners usw. Die Betriebsart eines Kompressors beschreibt die spezielle Ausbildung des
Kompressorlaufs bzw. -betriebs etwa als ununterbrochenes Pumpen, als intermittierendes Pumpen, als Lauf unter Volllast mit höchstem Gegendruck, als Leerlauf etc.
Bei dem Begriff„Temperaturmodell" im Sinne der Anmeldung handelt es sich um ein Rechenmodell, mit dem unter Verwendung von Parametern wie Vor- und Gegendruck am Kompressor, Geometrie- und Bauteilausbildungen, Kühlung durch Fahrtwind,
Batteriespannung, Umgebungsdruck etc. der Temperaturanstieg bzw. die
Temperaturabnahme der Luft in dem Kompressor berechnet werden kann, ohne einen Sensor oder Temperaturfühler am Kompressor anzubringen.
Das aus der DE 196 21 946 Cl bekannte Verfahren zur Steuerung bzw. Regelung eines bedarfsabhängig ein- und ausschaltbaren Kompressors lässt sich ohne Temperaturfühler durchführen, da in der Steuereinheit lediglich Schätzwerte für die Temperatur des
Kompressors berechnet werden. Darüber hinaus wird der Kompressor der Luftfederung durch das Verfahren zuverlässig vor zu hohen Temperaturen geschützt, so dass eine Schädigung des Kompressors weitestgehend auch bei unsachgemäßer Betätigung der Luftfederung ausgeschlossen ist. Es ist jedoch festzustellen, dass der obere
Temperaturschwellwert immer während eines Regelvorgangs erreicht bzw. überschritten wird und dass der Regelvorgang durch die Steuereinheit dann abgebrochen wird. Das bedeutet, dass der Regelvorgang nicht oder erst mit starker Zeitverzögerung abgeschlossen wird, nämlich nach der Abkühlung des Kompressors unterhalb des unteren
Temperaturschwellwertes. Da die Kompressoren einer Luftfederung aus akustischen Gründen und zum Schutz vor mechanischen Belastungen in den meisten Fällen gut gekapselt sind, kann die Abkühlzeit einige Minuten bis zu einer Viertelstunde in Anspruch nehmen. Eine derartig lange Unterbrechung bzw. Verzögerung des Regelvorgangs ist unbefriedigend Die DE 10 2006 039 538 AI offenbart ein Verfahren zur Steuerung eines bedarfsabhängig ein- und ausschaltbaren Kompressors einer Luftfederungsanlage eines Kraftfahrzeuges, bei dem die Temperatur der in dem Kompressor verdichteten Luft während der Laufzeiten des Kompressors mit einem Temperaturmodell berechnet und bei dem für den ersten Lauf des Kompressors ein anderes Temperaturmodell zugrunde gelegt wird als für die
nachfolgenden Läufe des Kompressors, was zu einer Verlängerung der ersten Laufzeit des Kompressors gegenüber den nachfolgenden Laufzeiten führt. Damit können mehr
Regelvorgänge bis zum Ende durchgeführt werden, aber eben auch längst nicht alle. Eine besondere Problematik entsteht immer dann, wenn eine Befüllung des
Niveauregelsystem durch den Kompressor erforderlich ist oder war, um die für das System nötige Luftmenge bereitzustellen und der Kompressor dabei bis nahe seiner zulässigen Kompressor-Grenztemperatur belastet worden ist. Wenn dann zusätzlich oder auch kurz danach eine Änderung der Fahrzeughöhe gewünscht wird, beispielsweise zur Einfahrt in einen Geländekurs oder nach erfolgter größerer Zuladung, stellt nach dem Stand der Technik das mitlaufende Temperaturmodell fest, dass der Regelwunsch„Änderung der Fahrzeughöhe" nicht durchgeführt werden kann, ohne im Verlauf des dazu nötigen Kompressorbetriebs die zulässige Kompressor-Grenztemperatur zu überschreiten. Damit wird dem Regelwunsch nicht stattgegeben und das Einschalten des Kompressor wird durch die Steuerung„gesperrt" . Der Fahrer muss ggf. mehrere Minuten warten, bis der Kompressor soweit abgekühlt ist, dass die Höhenänderung durchgeführt werden kann, ohne dass die zulässige Kompressor-Grenztemperatur überschritten wird. Dies ist für den Fahrer unbefriedigend, vermutetet er doch, dass seine Niveauregelungsanlage bzw.
Luftfederungsanlage nicht richtig arbeitet.
Für die Erfindung bestand daher die Aufgabe, ein Verfahren zur Steuerung eines
Kompressors einer Druckluftversorgung in einer Fahrzeugluftfederung zu schaffen, bei dem einerseits alle Bauteile des Kompressors gut vor Schäden aufgrund einer zu großen Wärmeentwicklung geschützt sind und andererseits verschiedene gleichzeitige oder nacheinander erfolgende Regelungswünsche, d.h. Wünsche für das Erreichen bestimmter Betriebszustände, möglichst ohne Wartezeiten durchgeführt werden können. Gelöst wird diese Aufgabe durch die Merkmale des Hauptanspruchs. Weitere vorteilhafte Ausbildungen sind in den Unteransprüchen offenbart. Dabei werden als Parameter im Steuerprogramm mindestens zwei verschiedene zulässige Kompressortemperaturen T G i und T G2 vorgegeben, von denen die zulässige
Kompressortemperatur T G2 größer als die zulässige Kompressortemperatur T G i , ist. Die zulässige Kompressortemperatur T G i ist für einen ersten Betriebszustand B Z i der
Befüllung der Fahrzeugluftfederung und die zulässige Kompressortemperatur T G2 ist für einen weiteren Betriebszustand B Z2 der Befüllung der Fahrzeugluftfederung vorgeben. In dem Fall, dass der Kompressor unter Vorgabe der zulässigen Kompressortemperatur T G i bereits eingeschaltet ist oder war, um den ersten Betriebszustand B Z i zu erreichen und während dieser Einschaltperiode oder während einer nachfolgenden Abkühlphase des Kompressors eine von außen, d.h. etwa vom Fahrer gestellte Anforderung an die
Fahrzeugsteuerung erfolgt, den zweiten Betriebszustand B Z2 zu erreichen, der Kompressor unter Vorgabe der zulässigen höheren Kompressortemperatur T G2 weiter betrieben oder wieder eingeschaltet wird. Eine nachfolgende Abkühlphase könnte beispielsweise durch Überschreitung der zulässigen Kompressortemperatur T G i und der dadurch ausgelösten Abschaltung des Kompressors eingeleitet worden sein.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren ist es damit möglich, den Kompressor zur Durchführung von Regelungswünschen auch dann zu nutzen, wenn die Durchführung anderer Aufgaben bereits einen Kompressorbetrieb erfordern oder erforderten, der den Kompressor bis zur Grenztemperatur T G i beanspruchen würde. Man erhält dadurch sozusagen eine„Laufzeitreserve" für den Kompressor.
Eine vorteilhafte Weiterbildung besteht darin, dass der ersten Betriebszustand B Z i eine Speicherfüllung einer geschlossenen Luftfederungsanlage und der weitere Betriebszustand B Z2 eine Höhenänderung des Fahrzeugs ist. Damit lässt sich während und nach einer Speicherbefüllung auch eine Höhenänderung des Fahrzeugs nach Fahrerwunsch einschalten. Bei der der Steuerung des Kompressorbetriebs in einem Niveauregelsystem nach dem Stand der Technik steht der Kompressor demgegenüber nach einer
Speicherbefüllung meistens nicht mehr für einen anschließenden Niveauregelvorgang zur Verfügung. Wenn der Fahrer einen Regelvorgang über das Bedienteil anfordert, wird er im Stand der Technik durch die Anzeige im Armaturenbrett daraufhingewiesen, dass eine Regelung momentan nicht möglich ist.
Der Kunde bzw. Fahrer kann jederzeit eine Regelung durchführen und muss keine Wartezeit bei der Ausführung dieser Regelung in Kauf nehmen. Besonders in den
Situationen, in denen das Fahrzeug gerade gestartet worden ist, beim so genannten „Klemme 15-Wechsel" und in denen bei Feststellung eines Druckverlust/Mengenverlustes eine obligatorische Speicherbefüllung erfolgt, ist dies ein entscheidender Vorteil in Hinsicht auf Kundenzufriedenheit.
Der Kompressorbetrieb wird sozusagen aufgeteilt in einen„Hintergrundbetrieb", d.h. die Befüllung, die vom Kunden allgemein nicht registriert wird, und in einen
kundenrelevanten Betrieb, d.h. in den„Höhenregelungswunsch". Durch ein solches Einführen unabhängiger Abschalttemperaturen, d.h. zulässigen Kompressortemperatur T GI und T G2 innerhalb des Temperaturmodells, nämlich T G i für die Hintergrundbetriebsart des Kompressors und die höhere T G2 für den kundenrelevanten Betrieb, kann gewährleistet werden, dass ein kundenrelevanter Betrieb fast immer durchgeführt werden kann.
Zusätzlich wird bei Anstoßen eines kundenrelevanten Kompressorbetriebs ein momentan auf Grund Abkühlung gesperrter Kompressor sofort frei geschaltet. Dies ist insbesondere dadurch vorteilhaft, dass der Betriebs des Kompressors von seinem Gegendruck und/oder vom Speicherdruck unabhängig ist.
Eine weitere vorteilhafte Weiterbildung besteht darin, dass die zulässige
Kompressortemperatur T G i für den ersten Betriebszustand B Z i auf 180° C begrenzt ist, ggf. im Zusammenwirken mit einer Ausbildung, bei der die zulässige
Kompressortemperatur T G2 für den zweiten Betriebszustand B Z2 auf 200° C begrenzt ist. Dies sind Temperaturgrenzen die das erfindungsgemäße Verfahren für die im Augenblick auf dem Markt befindlichen Kompressorbauarten und -materialien sehr gut anwendbar werden lassen.
Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren entstehen z.B. in der folgenden Situation keinerlei Probleme mehr:
Wurde am Tag zuvor das Fahrzeug intensiv genutzt, ist die Luft in den Luftfedern auf Grund von Motorwärme, Dämpfer etc. stark erwärmt worden. Eine leichte Erwärmung der Luft im Luftspeicher ist auch feststellbar. Dann wird das Fahrzeug abgestellt und kühlt sich über Nacht ab. Dabei sinkt die vorhandene Luftmenge im System. Die Luft„zieht" sich zusammen.
Am folgenden Tag wird das Fahrzeug wieder in Betrieb genommen. Zunächst wird vom Steuergerät festgestellt, dass zu wenig Luftmenge im System vorhanden ist und eine Speicherbefüllung wird nun gestartet, um die Luftmenge auf das notwendige Maß zu erhöhen. Erreicht der Kompressor nach Prüfung durch das Temperaturmodell tatsächlich oder voraussichtlich die zulässige Kompressortemperatur T G i von 180°C und damit seine Abschalttemperatur, dann würde der Kompressor nach den Verfahren aus dem Stand der Technik für folgende Aktivitäten gesperrt.
Der Kunde hat nun das Fahrzeug in der Zwischenzeit beladen, steigt in das Fahrzeug und möchte nun einen Niveauregelvorgang starten. Nach den im Stand der Technik bisher bekannten Verfahren war der Kompressor dann nicht verfügbar. Dieser musste erst gemäß Temperaturmodell abkühlen und konnte erst danach den gewünschten Regelvorgang ausführen.
Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren und damit der Einführung einer zweiten zulässigen Kompressortemperatur T G2 innerhalb des Temperaturmodells und das Unterbrechen der Abkühlphase kann der Kompressor sofort vom System genutzt werden. Der Regelvorgang ist im Allgemeinen wesentlich kürzer als die Dauer der Speicherbefüllung. Das oben dargestellte Szenario tritt in den Wintermonaten verstärkt auf. Damit ist erfindungsgemäße und subjektive vom Fahrer wahrgenommene„Regelperformance" durch Anwendung dieser neuen Verfahrensausbildung deutlich höher als bisher. Die Erhöhung der Regelperformance eines Luftfedersystems ist ein deutlicher Mehrwert für den Kunden.
Eine weitere vorteilhafte Ausbildung des Verfahrens besteht darin, dass der Kompressor bis zum Erreichen der ersten zulässigen Kompressortemperatur T GI ununterbrochen betrieben wird und nach Erreichen der zweiten zulässigen Kompressortemperatur T G2 getaktet/intermittierend betrieben wird. Kann durch das Temperaturmodell festgestellt werden, dass die abgeschätzte Temperatur die zulässigen Kompressortemperatur T G2 überschreiten würde, so wird der Betrieb des Kompressors bis zum Erreichen von T G2 ununterbrochen durchgeführt und ab Erreichen von T G2 wird der Kompressor getaktet betrieben. Versuche haben überraschenderweise ergeben, dass bei getakteten Betrieb der Kompressor sich nicht wesentlich weiter erwärmt. Das hängt natürlich von der Bauart und vom Einbauort des Kompressors ab, ist aber bei vielen Ausführungen der Fall. Die genannten Versuche haben auch ergeben, dass im Hinblick auf die Betriebsfestigkeit und das Belastungskollektiv des Kompressors etwa 10% der Kompressorlaufzeit ohne
Schädigung oberhalb einer zulässigen Kompressortemperatur T G2 von 200° C
durchgeführt werden dürfen, insbesondere im intermittierenden, getakteten Betrieb.
Die Verwendung des Temperaturmodells gestattet es natürlich auch, dass in den Fällen, in denen eine Berechnung der Kompressortemperatur, die sich nach Abschließen des vom Fahrer gewünschten Regelvorganges einstellen würde, ergibt, dass die so prognostizierte Temperatur größer wird als eine vorbestimmte Abschalttemperatur, auf die Durchführung des gewünschten Regelvorganges verzichtet wird. Die Abschalttemperatur kann z.B. etwas größer als T G2 sein. In diesem Fall, in dem die eigentlich gewünschte Aufregelung /der gewünschte Regelvorgang nicht oder nicht komplett durchgeführt wird, kann ggf. ein vorgegebener„alternativer Regelvorgang" durchgeführt werden, der dem gewünschten möglichst nahe kommt oder der dazu führt, dass ein„Zwischenniveau" angefahren wird, bei dem das Fahrzeug direkt nach der Regelung wieder„eben" steht. Eine weitere vorteilhafte Ausbildung des Verfahrens besteht darin, dass durch die
Steuerungseinrichtung in einer Frequenz von 2 Hz abgefragt wird, ob während der Einschaltperiode des Kompressors zum Erreichen des ersten Betriebszustand B Z i oder während der nachfolgenden Abkühlphase des Kompressors eine Anforderung erfolgt, den zweiten Betriebszustand B Z2 zu erreichen. Damit ist die Abfragefrequenz so hoch, dass der Fahrer, der einen Regelwunsch hat und entsprechend schalten will, keinerlei Verzögerung bewusst merkt. Eine weitere vorteilhafte Ausbildung des Verfahrens besteht darin, dass der Kompressor in Abhängigkeit der im System befindlichen Luftmenge unter Vorgabe der zulässigen höheren Kompressortemperatur T G2 weiter betrieben oder wieder eingeschaltet wird.
Unterschreitet die Luftmenge im System einen Mindestwert, wird damit auf die
Durchführung eines vom Fahrer gewünschten Regelvorganges verzichtet. Es kann nämlich vorteilhaft sein, die Systemluftmenge erst wieder auf ein Mindestmaß zu befüllen, bevor das erfindungsgemäße Verfahren, d.h. bevor eine„Laufzeitreserve" freigegeben wird.
Die Druckdifferenzen zwischen Speicherdruck und Luftfederdruck beim Auf- oder
Abregein sind nämlich kleiner, wenn das System ein Mindestmaß an Systemluftmenge besitzt, im Vergleich zu einem System mit zu wenig Luftmenge. Die Erwärmung des
Kompressors ist während des Regelvorganges dann nicht zu hoch und es können längere
Regelvorgänge durchgeführt werden.
Der Vorteil einer solchen Ausbildung - Abhängigkeit von der im System befindlichen Luftmenge - zeigt sich auch bei Regenerationsvorgängen, die bei einer für die Erhöhung der Systemluftmenge notwendigen Speicherbefüllung durchgeführt werden. Solche Vorgänge werden dann nicht durch die Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens unterbrochen. Eine weitere vorteilhafte Ausbildung des Verfahrens besteht darin, dass der Kompressor in Abhängigkeit von der Fahrzeughöhe unter Vorgabe der zulässigen höheren
Kompressortemperatur T G2 weiter betrieben oder wieder eingeschaltet wird.
Steht das Fahrzeug generell zu niedrig, z. B. auf der Zusatzfeder, auch Puffer genannt oder zu hoch, d.h. im Zuganschlag, so wird damit auf die Durchführung des
erfindungsgemäßen Verfahrens verzichtet. Weiterhin ist es damit möglich, dass auch dann, wenn ein angeforderter Regelvorgang eine bestimmte Höhenänderung überschreitet, z. b. 20 mm nach oben oder nach unten, auf die Durchführung des erfindungsgemäßen
Verfahrens verzichtet wird. Bei dieser Ausführung wird generell ausgeschlossen, dass bei einer Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens ein Regelwunsch nicht zu Ende geführt werden kann. So kann z.B. eine Aufregelung aus den Puffern nach Beladewechsel einfach zu lange dauern. Bei einer Regelung von z. B. nur 20mm Verstellweg wird das System dagegen nicht unzulässig hoch belastet.
Eine Luftfederung oder Niveauregelungsanlage für ein Kraftfahrzeug mit einer
Steuerungseinrichtung, welche das erfindungsgemäße Verfahren zur Steuerung durchführt, ist besonders für Personenkraftwagen, insbesondere für Kombifahrzeuge oder geeignet, bei denen ein Fahrerwunsch zur Niveauveränderung eher häufig auftritt.