Login| Sign Up| Help| Contact|

Patent Searching and Data


Title:
METHOD FOR LEAKAGE MONITORING OF A COMPRESSED-AIR SYSTEM
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2020/148257
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to a method for leakage monitoring of a compressed air system of a motor vehicle, said compressed-air system having a compressed air supply system (4), a compressor (2) connected to the input side of the compressed air supply system, and a plurality of compressed-air consumer circuits connected to the output side of the compressed-air supply system. The monitoring method has the following method steps: • a) successive sensor detection of the supply pressure (pv) by means of a pressure sensor in a main supply line (26, 28) or in the supply line of at least one compressed air consumer circuit at a predefined time interval (Δt); • b) successive calculation of the pressure gradients (grd_pv) of the supply pressure (pv) in each case from at least two consecutively detected pressure values (p v_i, P v_ i+1) and the time difference (Δt) between the detection thereof at least during the delivery pauses (TFP1, TFP2, TFP3) of the compressor (2); • c) comparison of the determined pressure gradients (grd_pv) with a predefined gradient limit value (grd_p G); • d) output of a warning signal when the pressure gradient (grd_pv) within a predefined monitoring time period (TM) which comprises a plurality of delivery pauses (TFP1, TFP2, TFP3) of the compressor has not exceeded the gradient limit value (grd_pG).

Inventors:
BRINKMANN STEFAN (DE)
DIEKMEYER HEINRICH (DE)
HILLBRING DIRK (DE)
Application Number:
PCT/EP2020/050772
Publication Date:
July 23, 2020
Filing Date:
January 14, 2020
Export Citation:
Click for automatic bibliography generation   Help
Assignee:
WABCO GMBH (DE)
International Classes:
B60T17/00; B60T13/26; B60T17/22; G01M3/26
Domestic Patent References:
WO2002014825A12002-02-21
Foreign References:
DE102004005569A12005-08-25
EP2465744A22012-06-20
DE102007023819A12008-11-27
DE102007047691A12009-04-09
US20130304343A12013-11-14
DE102004005569B42007-06-21
DE102007023819A12008-11-27
DE102007025835B42012-09-06
Attorney, Agent or Firm:
COPI, Joachim (DE)
Download PDF:
Claims:
Patentansprüche

1. Verfahren zur Leckageüberwachung einer Druckluftanlage eines Kraftfahrzeugs, die eine Druckluftversorgungsanlage (4), einen eingangsseitig an diese angeschlos senen Kompressor (2) und mehrere ausgangsseitig an diese angeschlossene Druck luftverbraucherkreise (V21 , V22, V23, V24, V25) aufweist, wobei ein Versorgungs druck pv sensorisch erfasst wird, ein von diesem abgeleiteter Druckgradient mit ei nem vorgegebenen Grenzwert verglichen wird, und abhängig von dem Vergleichser gebnis ein Warnsignal ausgegeben wird, mit folgenden Verfahrensschritten:

a) Fortlaufendes sensorisches Erfassen des Versorgungsdrucks pv mittels eines Drucksensors in einer Hauptversorgungsleitung (26, 28) oder in der Versorgungslei tung mindestens eines Druckluftverbraucherkreises in einem vorgegebenen Zeittakt At,

b) Fortlaufende Berechnung der Druckgradienten grd_pv des Versorgungsdrucks pv aus jeweils mindestens zwei aufeinanderfolgend erfassten Druckwerten pVj, Pvj+i und der Zeitdifferenz At zwischen deren Erfassung zumindest während der Förder pausen (TFpi, TFP2, TFP3) des Kompressors (2),

c) Vergleich der ermittelten Druckgradienten grd_pv mit einem vorgegebenen Gradi entengrenzwert grd_pG,

d) Ausgabe eines Warnsignals, wenn der Druckgradient grd_p innerhalb eines vor gegebenen Überwachungszeitraums TM, der mehrere Förderpausen TFpi, TFp2, TFp3 des Kompressors umfasst, den Gradientengrenzwert grd_pG nicht überschritten hat.

2. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass Druckschwankungen des Versorgungsdrucks pv, die auf in den Druckluftverbraucherkreisen stattfindende thermodynamische Effekte zurückzuführen sind, eliminiert werden.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die sensorisch erfass ten Druckwerte pVj, Pvj+i und/oder die berechneten Werte des Druckgradienten grd_pv tiefpassgefiltert werden.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Grenzfrequenz fG der Tiefpassfilterung der sensorisch erfassten Druckwerte pVj, pvj+i und/oder der berechneten Werte des Druckgradienten grd_pv im Bereich zwischen 0, 1 Hz und 0,3 Hz einschließlich der Bereichsgrenzen liegt (0, 1 Hz < fG < 0,3 Hz).

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die berechneten Werte des Druckgradienten grd_pv nach einem festgestellten starken Abfall des Versorgungsdrucks pv für eine festgelegte Zeitspanne TA tiefpassgefiltert werden.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Vergleich des Druckgradienten grd_pv mit dem Gradientengrenzwert grd_pG bei posi tiven Druckgradienten nicht erfolgt.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Berechnung der Werte des Druckgradienten grd_pv oder der Vergleich des Druck gradienten grd_pv mit dem Gradientengrenzwert grd_pG nach einem festgestellten starken Abfall des Versorgungsdrucks p für eine festgelegte Zeitspanne TA ausge setzt wird.

8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass wäh rend eines Regenerationsbetriebs der Druckluftversorgungsanlage (4) und/oder bei Vorhandensein eines Druckluftverbrauchers mit permanentem Druckluftverbrauch beim Vergleich des ermittelten Druckgradienten grd_pv mit einem Gradientengrenz wert anstelle des bisherigen Gradientengrenzwertes grd_pG ein entsprechend abge senkter Gradientengrenzwert grd_pG R verwendet wird (grd_pG R < grd_pG).

9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Überwachungszeitraum TM als die kumulierte Betriebszeit des Kraftfahrzeugs defi niert ist.

10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Überwachungszeitraum TM als die kumulierte Fahrstrecke des Kraftfahrzeugs defi niert ist.

1 1 . Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Überwachungszeitraum TM als die kumulierte Förderpause des Kompressors (2) de finiert ist.

12. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 1 1 , dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Leckagekonten für verschiedene Leckageursachen geführt werden, und dass der Gradientengrenzwert grd_pG und/oder die Art und Länge des Überwa chungszeitraums TM für die Überwachung verschiedener Leckageursachen unter schiedlich festgelegt sind.

13. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Berechnung der Werte des Druckgradienten grd_pv zur Erkennung bestimmter Leckageursachen nur in einem begrenzten Bereich des Versorgungsdrucks p durchgeführt wird.

Description:
Verfahren zur Leckageüberwachung einer Druckluftanlage

Beschreibung

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Leckageüberwachung einer Druckluftanlage eines Kraftfahrzeugs, die eine Druckluftversorgungsanlage, einen eingangsseitig an diese angeschlossenen Kompressor und mehrere ausgangsseitig an diese ange schlossene Druckluftverbraucherkreise aufweist, wobei ein Versorgungsdruck senso risch erfasst wird, ein von diesem abgeleiteter Druckgradient mit einem vorgegebe nen Grenzwert verglichen wird, und abhängig von dem Vergleichsergebnis ein Warn signal ausgegeben wird.

Moderne elektronisch gesteuerte Druckluftversorgungsanlagen von Straßenfahrzeu gen, wie insbesondere schwere Nutzfahrzeuge, und von Schienenfahrzeugen weisen eine Druckluftaufbereitungseinheit mit Filter- und Trocknereinheiten, ein Mehrkreis schutzventil mit Überströmventilen mehrerer Druckluftverbraucherkreise und eine elektronische Steuereinheit auf, welcher auch Drucksensoren zur Erfassung der Ver sorgungsdrücke zumindest einiger Druckluftverbraucherkreise zugeordnet sind. Mit tels eines Kompressors, der üblicherweise in Kolbenbauweise ausgeführt ist und durch das Einrücken einer zugeordneten Reibungskupplung an den Antriebsmotor des jeweiligen Kraftfahrzeugs ankoppelbar oder durch das Schließen eines Entlas tungsventils oder das Einschalten eines zugeordneten Elektromotors in den Förder betrieb schaltbar ist, wird im Förderbetrieb Luft aus der Umgebung angesaugt, ver dichtet und über eine Trocknerleitung der Druckluftaufbereitungseinheit in mindes tens eine Hauptversorgungsleitung gefördert. Von der Hauptversorgungsleitung zweigen über jeweils ein Überströmventil eines Mehrkreisschutzventils mehrere Ver sorgungsleitungen von Druckluftverbraucherkreisen ab, an die zumindest teilweise jeweils ein Drucksensor zur Erfassung des jeweiligen Versorgungsdrucks ange schlossen ist.

Um die Funktionstüchtigkeit einer Druckluftanlage eines Kraftfahrzeugs, insbesonde re der Betriebsbremskreise, möglichst lange aufrecht zu erhalten, ist es wichtig, eine gegebenenfalls entstandene Leckage innerhalb der Druckluftanlage frühzeitig zu er kennen. Während es relativ einfach ist, eine Leckage während eines längeren Fahr zeugstillstands zu erkennen, ist dies während eines Fährbetriebs aufgrund der ge genläufigen Einflüsse eines Förderbetriebs des Kompressors und des betriebsbe dingten Druckluftverbrauchs in den Druckluftverbraucherkreisen vergleichsweise schwierig. Um eine Leckage in der Druckluftversorgungsanlage oder in einem der Druckluftverbraucherkreise zu erkennen, sind Leckageüberwachungsverfahren be kannt, die im Prinzip darauf beruhen, einen Förder- oder Versorgungsdruck oder den Druckgradienten eines Förder- oder Versorgungsdrucks sensorisch zu erfassen und mit einem vorgegebenen Grenzwert zu vergleichen, und abhängig von dem Ver gleichsergebnis gegebenenfalls ein Warnsignal auszugeben.

So ist aus der WO 2002/014 825 A1 ein Verfahren zur Leckageüberwachung einer Druckluftanlage eines Kraftfahrzeugs mit einem von dem Antriebsmotor antreibbaren Kompressor bekannt, bei dem nach dem Abstellen des Antriebsmotors der aktuelle Versorgungsdruck in allen Druckluftverbraucherkreisen sensorisch erfasst und als Funktion der Erfassungszeit in einem Datenspeicher abgespeichert wird. Die Zeitver läufe des aktuellen Versorgungsdrucks werden mit vorgegebenen Referenzdruckver läufen verglichen. Eine Leckage in einem der Druckluftverbraucherkreise wird dadurch erkannt, dass der betreffende Zeitverlauf des aktuellen Versorgungsdrucks um mehr als eine vorgegebene Toleranzschwelle von dem Referenzdruckverlauf ab weicht. Infolgedessen wird der betreffende Druckluftverbraucherkreis von der Druck luftversorgung getrennt.

In einem Diagnoseverfahren einer Druckluftversorgungsanlage eines Kraftfahrzeugs gemäß der DE 10 2004 005 569 B4 ist vorgesehen, dass der Zeitverlauf des Versor gungsdrucks in mindestens einem der Druckluftverbraucherkreise sensorisch erfasst und daraus ein Druckgradient bestimmt wird. Der Druckgradient wird nach Fahrbe triebszuständen, wie gebremster Fahrzustand, ungebremster Fahrzustand und Ab stellphase, klassifiziert und mit einem entsprechenden Grenzwertparameter vergli chen. Bei zu starker Abweichung des Druckgradienten von dem Grenzwertparameter wird eine Leckage erkannt und der betreffende Druckluftverbraucherkreis zumindest zeitlich begrenzt von der Druckluftversorgung getrennt. Aus der DE 10 2007 023 819 A1 ist ein Verfahren zur Dichtheitsüberwachung einer Druckluftanlage eines Kraftfahrzeugs bekannt, bei dem in mindestens einem Druck luftverbraucherkreis der Betriebszustand eines Druckluftverbrauchers und in einem zeitlichen Abstand der Versorgungsdruck erfasst wird. Aus dem Betriebszustand des Druckluftverbrauchers und der aus den Werten des Versorgungsdrucks bestimmten Druckdifferenz wird ein Kennwert ermittelt, der mit einem vorgegebenen Vergleichs wert verglichen wird. Bei einer größeren Abweichung des Kennwertes von dem Ver gleichswert liegt in dem betreffenden Druckluftverbraucherkreis eine Leckage vor und es wird ein Warnsignal ausgegeben. Die Ermittlung des Kennwertes erfolgt bevor zugt bei inaktivem Druckluftverbraucher, also wenn dieser keine Druckluft verbraucht, und außerhalb von Druckaufbau- und Druckabbauphasen des Druckluftverbraucher kreises.

In einem Diagnoseverfahren einer Druckluftversorgungsanlage eines Kraftfahrzeugs gemäß der DE 10 2007 025 835 B4 ist vorgesehen, dass die Zeitverläufe des Ver sorgungsdrucks und der Temperatur in mindestens einem Druckluftverbraucherkreis sensorisch erfasst werden und daraus mindestens eine pneumatische Zeitkonstante bestimmt wird. Durch den Vergleich der Zeitkonstante mit einem vorgegebenen Grenzwert wird bei einer größeren Abweichung eine Leckage erkannt und durch eine weitere Auswertung der Zeitverläufe der Ort der Leckage bestimmt. Störgrößen, wie zum Beispiel die Entnahme von Druckluft durch Druckluftverbraucher, sollen durch geeignete Filterung der Zeitverläufe weitgehend eliminiert werden.

Die bekannten Verfahren sind entweder nur bei abgestelltem Kraftfahrzeug anwend bar oder unterliegen weitgehenden Betriebseinschränkungen, wie nicht vorliegendem Förderbetrieb des Kompressors und/oder nicht vorliegendem Druckluftverbrauch durch einen der Druckluftverbraucher.

Der hier in Rede stehenden Erfindung lag daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfah ren zur Leckageüberwachung einer Druckluftanlage eines Kraftfahrzeugs der ein gangs genannten Art vorzustellen, mit dem Leckagen ohne Funktionseinschränkun gen frühzeitig erkannt und zur rechtzeitigen Vorbereitung von Wartungs- und Repara- turmaßnahmen durch die Ausgabe eines entsprechenden Warnsignals angezeigt werden können.

Diese Aufgabe ist in Verbindung mit den eingangs sowie im Anspruch 1 genannten gegenständlichen Merkmalen durch die folgenden Verfahrensschritte gelöst:

a) Fortlaufendes sensorisches Erfassen des Versorgungsdrucks p v mittels eines Drucksensors in einer Hauptversorgungsleitung oder in der Versorgungsleitung min destens eines Druckluftverbraucherkreises in einem vorgegebenen Zeittakt At, b) Fortlaufende Berechnung der Druckgradienten grd_p des Versorgungsdrucks p aus jeweils mindestens zwei aufeinanderfolgend erfassten Druckwerten p Vj , Pv j+i und der Zeitdifferenz At zwischen deren Erfassung zumindest während der Förder pausen (T Fpi , T F P2, T FP3 ) des Kompressors,

c) Vergleich der ermittelten Druckgradienten grd_p mit einem vorgegebenen Gradi entengrenzwert grd_p G ,

d) Ausgabe eines Warnsignals, wenn der Druckgradient grd_p v innerhalb eines vor gegebenen Überwachungszeitraums T M , der mehrere Förderpausen T Fpi , T Fp 2, T Fp3 des Kompressors umfasst, den Gradientengrenzwert grd_p G nicht überschritten hat.

Das Verfahren gemäß der Erfindung wird in einer an sich bekannten Druckluftanlage eines Kraftfahrzeugs genutzt, die eine Druckluftversorgungsanlage, einen eingangs seitig an diese angeschlossenen Kompressor und mehrere ausgangsseitig an diese angeschlossene Druckluftverbraucherkreise aufweist. Der Kompressor ist durch das Einrücken einer zugeordneten Reibungskupplung oder durch das Schließen eines Entlastungsventils oder durch das Einschalten eines zugeordneten Elektromotors in einen Förderbetrieb schaltbar, in dem dieser Druckluft aus der Umgebung ansaugt, verdichtet und über eine Trocknerleitung einer Druckluftaufbereitungseinheit in min destens eine Hauptversorgungsleitung fördert. Von der Hauptversorgungsleitung zweigen mehrere Versorgungsleitungen von Druckluftverbraucherkreisen mit jeweils einem eingangsseitigen Überströmventil eines Mehrkreisschutzventils ab, an die zu mindest teilweise jeweils ein Drucksensor und/oder ein Druckluftbehälter ange schlossen ist. Das vorgeschlagene Überwachungsverfahren geht davon aus, dass innerhalb des Überwachungszeitraums T M mehrere Förderpausen des Kompressors Vorkommen, in denen in größerem Umfang Druckluft in den Druckluftverbraucherkreisen entnom men wird, und der vorgegebene Gradientengrenzwert grd_p G deshalb von dem Druckgradienten grd_p v des Versorgungsdrucks p v nicht überschritten wird. Ebenso geht das Verfahren davon aus, dass innerhalb des Überwachungszeitraums T M meh rere Förderpausen des Kompressors Vorkommen, in denen keine oder nahezu keine Druckluft in den Druckluftverbraucherkreisen entnommen wird, und der Gradienten grenzwert grd_p G deshalb von dem Druckgradienten grd_p des Versorgungsdrucks Pv überschritten wird, sofern keine Leckage in der Druckluftversorgungsanlage oder in einem der Druckluftverbraucherkreise vorliegt. Der Versorgungsdruck p v ist ohne eine Leckage und ohne die Entnahme von Druckluft in den Verbraucherkreisen kon stant, so dass der Druckgradient grd_p in diesem Fall den Wert Null annimmt. Der Gradientengrenzwert grd_p G wird üblicherweise auf einen Wert kleiner als Null fest gelegt.

Das erwähnte Warnsignal kann durch das Aufleuchten einer Warnleuchte in dem Armaturenbrett oder in dem Instrumententräger des Kraftfahrzeugs, durch das Auf leuchten eines entsprechenden Warnsymbols in dem Instrumententräger, durch die Anzeige eines entsprechenden Warntextes in einem Display des Instrumententrägers und/oder durch das Abspeichern einer entsprechenden Fehlermeldung in einem der elektronischen Steuereinheit der Druckluftversorgungsanlage zugeordneten Fehler speicher erfolgen.

Das erfindungsgemäße Überwachungsverfahren nutzt vorhandene Drucksensoren und ist rein softwarebasiert. Somit ist für die Anwendung dieses Überwachungsver fahrens kein zusätzlicher apparativer Aufwand erforderlich.

Um einen für das Verfahren vorteilhaften Druckverlauf des Versorgungsdrucks pV zu erzielen, ist bevorzugt vorgesehen, dass Druckschwankungen des Versorgungs drucks pv, die auf in den Druckluftverbraucherkreisen stattfindende thermodynami sche Effekte zurückzuführen sind, eliminiert werden. Dies kann beispielsweise mit Hilfe mathematischer Methoden erfolgen. Hierzu können die sensorisch erfassten Druckwerte p Vj , Pv j+i und/oder die berech neten Werte des Druckgradienten grd_p v tiefpassgefiltert werden. Die Grenzfrequenz f G der Tiefpassfilterung der sensorisch erfassten Druckwerte p Vj , pv j+i liegt im Be reich zwischen 0,1 Hz und 0,3 Hz, einschließlich der Bereichsgrenzen.

Ebenso ist es hierzu vorteilhaft, wenn die berechneten Werte des Druckgradienten grd_p v nach einem festgestellten starken Abfall des Versorgungsdrucks p v für eine festgelegte Zeitspanne T A tiefpassgefiltert werden. Nach einem größeren Abfall des Versorgungsdrucks p , der durch die Entnahme einer größeren Druckluftmenge in einem der Druckluftverbraucherkreise verursacht werden kann, stellt sich anschlie ßend ein auf thermodynamische Effekte beruhender Druckanstieg ein. Durch das Tiefpassfiltern der berechneten Werte des Druckgradienten grd_p v wird dieser stö rende Effekt eliminiert.

Alternativ zu dieser Tiefpassfilterung kann zu diesem Zweck auch vorgesehen sein, dass die Berechnung der Werte des Druckgradienten grd_p v oder der Vergleich des Druckgradienten grd_p mit dem Gradientengrenzwert grd_p G nach einem festge stellten starken Abfall einer zuvor festgelegten größeren Verringerung des Versor gungsdrucks pv für eine zuvor festgelegte Zeitspanne T A ausgesetzt wird.

Außerdem kann vorgesehen sein, dass der Vergleich des Druckgradienten grd_p v mit dem Gradientengrenzwert grd_p G bei positiven Druckgradienten nicht erfolgt.

Da ein Regenerationsbetrieb der Druckluftversorgungsanlage und ein permanenter Druckluftverbrauch durch einen Druckluftverbraucher zu einer kontinuierlichen Luft entnahme führt, die einer eventuellen Leckage überlagert wird, ist es vorteilhaft, wenn während eines Regenerationsbetriebs der Druckluftversorgungsanlage und/oder bei Vorhandensein eines Druckluftverbrauchers mit permanentem Druck luftverbrauch beim Vergleich des ermittelten Druckgradienten grd_p mit einem Gra dientengrenzwert anstelle des bisherigen Gradientengrenzwertes grd_p G ein ent sprechend abgesenkter Gradientengrenzwert grd_p G R verwendet wird

(grd_p G _R < grd_p G ). Der Überwachungszeitraum T M , in dem die Druckgradienten grd_p v des Versor gungsdrucks pv in mehreren Förderpausen des Kompressors mit dem Gradienten grenzwert grd_p G verglichen werden, kann unterschiedlich definiert sein.

So kann der Überwachungszeitraum T M als die kumulierte Betriebszeit des Kraftfahr zeugs definiert sein.

Ebenso ist es möglich, dass der Überwachungszeitraum T M als die kumulierte Fahr strecke des Kraftfahrzeugs definiert ist.

Um den Überwachungszeitraum T M konkret auf die Förderpausen des Kompressors zu beziehen, ist es vorteilhaft, wenn der Überwachungszeitraum T M als die kumulier te Förderpause des Kompressors definiert ist.

Das erfindungsgemäße Überwachungsverfahren ermöglicht es, mehrere Leckage konten für verschiedene Leckageursachen zu führen, wobei der Gradientengrenz wert grd_p G und/oder die Art und Länge des Überwachungszeitraums T M für die Überwachung verschiedener Leckageursachen unterschiedlich festgelegt sein kön nen.

Zur Erkennung bestimmter Leckageursachen ist es vorteilhaft, die Berechnung der Werte des Druckgradienten grd_p v nicht im gesamten Druckbereich von beispiels weise pv = 10 bis 12,5 bar, sondern nur in einem begrenzten Bereich des Versor gungsdrucks pv durchzuführen.

Zur weiteren Verdeutlichung der Erfindung ist der Beschreibung eine Zeichnung mit einem Ausführungsbeispiel beigefügt. In dieser zeigt

Fig. 1 ein Diagramm mit den zeitlichen Verläufen verschiedener Kennwerte einer Druckluftversorgungsanlage, und

Fig. 2 den schematischen Aufbau einer typischen Druckluftversorgungsanlage eines Kraftfahrzeugs, an welcher das erfindungsgemäße Verfahren betreibbar ist. In Fig. 2 sind ein Kompressor 2 und eine elektronisch gesteuerte Druckluftversor gungsanlage 4 eines Kraftfahrzeugs in schematischer Form dargestellt, bei denen das erfindungsgemäße Verfahren zur Leckageüberwachung einer Druckluftanlage anwendbar ist. Die Druckluftversorgungsanlage 4 weist die Baugruppen einer Druck luftaufbereitungseinheit 6, einer Mehrkreisschutzventileinheit 8 und einer elektroni schen Steuereinheit 10 auf.

Der Kompressor 2 ist ausgangsseitig an eine Förderleitung 12 angeschlossen und weist einen Steuerdruckeingang 14 auf. Durch die Beaufschlagung des Steuerdruck eingangs 14 aus einer angeschlossenen Steuerdruckleitung 16 mit einem ausrei chend hohen Steuerdruck wird eine nicht abgebildete Reibungskupplung eingerückt, wodurch der Kompressor 2 triebtechnisch mit einem nicht abgebildeten Antriebsmo tor des Kraftfahrzeugs verbunden und dadurch in den Förderbetrieb geschaltet wird. Im Förderbetrieb saugt der Kompressor 2 Luft aus der Umgebung an und fördert die se als verdichtete Druckluft in die Förderleitung 12.

Die Druckluftaufbereitungseinheit 6 weist eine Trocknerleitung 18 auf, in der in einer durch den Richtungspfeil 42 angegebenen Förderrichtung nacheinander eine Fil tereinheit 20, eine Trocknereinheit 22 und ein Rückschlagventil 24 angeordnet sind. Die Trocknerleitung 18 ist eingangsseitig an die Förderleitung 12 angeschlossen und ausgangsseitig in zwei Hauptversorgungsleitungen 26, 28 verzweigt. Die zweite Hauptversorgungsleitung 28 ist über ein eingebautes Druckbegrenzungsventil 30 in ihrem Maximaldruck begrenzt. Vor der Filtereinheit 20 zweigt von der Trocknerleitung 18 eine Entlüftungsleitung 32 ab, in der ein Entlüftungsventil 34 angeordnet ist, und die über einen Schalldämpfer 36 in die Umgebung führt. Das Entlüftungsventil 34 ist als ein druckgesteuertes 2/2-Wege-Schaltventil ausgebildet, das im steuerdrucklosen Zustand geschlossen ist und durch die Beaufschlagung einer an dessen Steuer druckeingang angeschlossenen Steuerdruckleitung 38 mit einem ausreichend hohen Steuerdruck geöffnet werden kann. Zwischen der Trocknereinheit 22 und dem Rück schlagventil 24 ist eine Regenerationsleitung 40 an die Trocknerleitung 18 ange schlossen. Die Mehrkreisschutzventileinheit 8 umfasst fünf Überströmventile 46, 50, 54, 58, 62 eines nicht näher dargestellten Mehrkreisschutzventils, ein Regenerationssteuerventil 74, ein Kompressorsteuerventil 70 und zwei Drosselrückschlagventile 66, 78. In der Mehrkreisschutzventileinheit 8 verzweigt die erste Hauptversorgungsleitung 26 in drei Versorgungsleitungen 44, 48, 52 von drei Druckluftverbraucherkreisen V21 , V22,

V25. Bei den Druckluftverbraucherkreisen V21 , V22, V25 handelt es sich beispiels weise um einen ersten Betriebsbremskreis des Motorfahrzeugs V21 , einen zweiten Betriebsbremskreis des Motorfahrzeugs V22 und einen Luftfederungskreis V25.

Die druckbegrenzte zweite Hauptversorgungsleitung 28 verzweigt in der Mehrkreis schutzventileinheit 8 in die zwei Versorgungsleitungen 56, 60 von zwei weiteren Druckluftverbraucherkreisen V23, V24 und in eine Steuerdruckhauptleitung 68. Bei den weiteren Druckluftverbraucherkreisen V23, V24 handelt es sich beispielsweise um einen Anhänger- und Feststellbremskreis V23 und einen Nebenverbraucherkreis V24. In den Versorgungsleitungen 44, 48, 52, 56, 60 der genannten Druckluftver braucherkreise V21 , V22, V23, V24, V25 ist jeweils eines der Überströmventile 46,

50, 54, 58, 62 des Mehrkreisschutzventils angeordnet. Die mit unterbrochener Linie dargestellte alternative Steuerdruckhauptleitung 68a verdeutlicht, dass die Steuer druckhauptleitung 68 auch zwischen dem Rückschlagventil 24 und dem vor Druck begrenzungsventil 30 von der ersten Hauptversorgungsleitung 26 abzweigen kann.

Ausgangsseitig der betreffenden Überströmventile 58, 50 ist zwischen der Versor gungsleitung 56 des Anhänger- und Feststellbremskreises V23 und der Versorgungs leitung 48 des zweiten Betriebsbremskreises V22 eine Verbindungsleitung 64 mit dem in Richtung der Versorgungsleitung 48 des zweiten Betriebsbremskreises V22 öffnenden Drosselrückschlagventil 66 angeordnet. Über diese Verbindung kann bei einem entsprechenden Druckgefälle Druckluft aus dem Anhänger- und Feststell bremskreis V23 in den zweiten Betriebsbremskreis V22 strömen und diesen auffüllen sowie der Anhänger-und Feststellbremskreis V23 geleert werden.

An die Steuerdruckhauptleitung 68 sind das Kompressorsteuerventil 70 und das Re generationssteuerventil 74 eingangsseitig angeschlossen. Beide Steuerventile 70, 74 sind jeweils als ein 3/2-Wege-Magnetschaltventil ausgebildet, deren eingangsseitige Anschlüsse im stromlosen Zustand abgesperrt sind, und die durch die Bestromung einer jeweils zugeordneten elektrischen Steuerleitung 72, 76 umschaltbar sind. Durch eine Bestromung des Kompressorsteuerventils 70 wird die ausgangsseitig an dieses Kompressorsteuerventils 70 angeschlossene Steuerdruckleitung 16 mit der Steuer druckhauptleitung 68 verbunden, wodurch die Reibungskupplung am Kompressor 2 ausgerückt und der Kompressor 2 von dem Antriebsmotor abgekoppelt wird. Bei drucklosem Steuerdruckeingang 14 des Kompressors 2 ist die Reibungskupplung des Kompressors 2 eingerückt, so dass sich der Kompressor 2 dann bei laufendem Antriebsmotor im Förderbetrieb befindet. Im Förderbetrieb fördert der Kompressor 2 Druckluft entsprechend der durch den Richtungspfeil 42 angegebenen Förderrich tung durch die Förderleitung 12, die Filtereinheit 20, die Trocknerleitung 18, die Fil tereinheit 20, die Trocknereinheit 22 und das Rückschlagventil 24 in die beiden Flauptversorgungsleitungen 26, 28 sowie über die Überströmventile 46, 50, 54, 58,

62 des Mehrkreisschutzventils weiter in die genannten Druckluftverbraucherkreise V21 , V22, V23, V24, V25.

Durch eine Bestromung des Regenerationssteuerventils 74 wird die ausgangsseitig an dieses angeschlossene Regenerationsleitung 40, in der das in Richtung der Trocknerleitung 18 öffnende Drosselrückschlagventil 78 angeordnet ist, mit der Steu erdruckhauptleitung 68 verbunden. Flierdurch wird auch die Steuerdruckleitung 38 des Entlüftungsventils 34, die zwischen dem Regenerationssteuerventil 74 und dem Drosselrückschlagventil 78 an die Regenerationsleitung 40 angeschlossen ist, mit dem in der Steuerdruckhauptleitung 68 herrschenden Druck beaufschlagt, wodurch das Entlüftungsventil 34 geöffnet wird. Dadurch strömt dann bereits getrocknete Druckluft aus der zweiten Hauptversorgungsleitung 28 über die Steuerdruckhauptlei tung 68 und die Regenerationsleitung 40 entgegen der Förderrichtung 42 durch die Trocknereinheit 22 und die Filtereinheit 20 über die Entlüftungsleitung 32 sowie den Schalldämpfer 36 in die Umgebung, wodurch die Trocknereinheit 22 regeneriert und die Filtereinheit 20 gereinigt wird.

An die Versorgungsleitungen 44, 48, 56 des ersten Betriebsbremskreises V21 , des zweiten Betriebsbremskreises V22 und des Anhänger- und Feststellbremskreises V23 ist über jeweils eine Anschlussleitung 80, 86, 92 jeweils ein Drucksensor 82, 88, 94 angeschlossen. Die Drucksensoren 82, 88, 94 stehen über jeweils eine elektri sche Sensorleitung 84, 90, 96 mit einer elektronischen Steuereinheit 98 (ECU) in Verbindung. Ebenso stehen das Kompressorsteuerventil 70 und das Regenerations steuerventil 74 über ihre elektrischen Steuerleitungen 72, 76 mit der elektronischen Steuereinheit 98 in Signalverbindung. Die drei Drucksensoren 82, 88, 94 und die elektronische Steuereinheit 98 sind in der Baugruppe der elektronischen Steuerein heit 10 zusammengefasst.

Nachfolgend wird das erfindungsgemäße Verfahren zur Leckageüberwachung einer Druckluftanlage unter Bezugnahme auf die zuvor beschriebene Ausführung und An ordnung des Kompressors 2 und der Druckluftversorgungsanlage 4 anhand des Dia gramms der Fig. 1 beispielhaft erläutert.

In dem Diagramm sind der am Ausgang des Kompressors 2 in der Förderleitung 12 wirksame Förderdruck p F und der in einer der Versorgungsleitungen 44, 48, 56 wirk same sowie mittels eines Drucksensors 82, 88, 94 erfasste Versorgungsdruck pV über der Zeit t dargestellt. Der Förderdruck pF des Kompressors 2 wird an sich nicht sensorisch erfasst und ist vorliegend nur zum besseren Verständnis in dem Dia gramm der Fig. 1 enthalten. Des Weiteren sind in dem Diagramm der Fig. 1 die Zeit verläufe des tiefpassgefilterten Versorgungsdrucks pV-F , des aus den Werten des tiefpassgefilterten Versorgungsdrucks p -F ermittelten Druckgradienten grd_p , eines Gradientengrenzwertes grd_p G sowie eines für einen Regenerationsbetrieb der Druckluftversorgungsanlage 4 vorgesehenen, entsprechend abgesenkten Gradien tengrenzwertes grd_p G-R dargestellt.

Das Leckageüberwachungsverfahren sieht vor, dass der Versorgungsdruck p v in der Versorgungsleitung 44, 48 mindestens eines mit einem Drucksensor 82, 88 versehe nen Druckluftverbraucherkreises V21 , V22 in einem vorgegebenen Zeittakt At fortlau fend sensorisch erfasst wird. Anschließend werden die ermittelten Druckwerte des Versorgungsdrucks p v mit einer Grenzfrequenz f G , die im Bereich zwischen 0, 1 Hz und 0,3 Hz liegt (0, 1 Hz < f G < 0,3 Hz), tiefpassgefiltert. Zumindest während der För derpausen T F PI , T Fp 2, T FP3 des Kompressors 2 werden dann fortlaufend die Druck gradienten grd_p v des Versorgungsdrucks p v aus jeweils mindestens zwei aufeinan- derfolgend erfassten und tiefpassgefilterten Druckwerten p Vj , Pv j+i sowie der Zeitdif ferenz At zwischen deren Erfassung berechnet.

Diese Druckgradienten grd_p werden mit einem vorgegebenen Gradientengrenz wert grd_p G verglichen, der vorab, zum Beispiel während der Entwicklung und Erpro bung des jeweiligen Kraftfahrzeugs oder der Applikation der Druckluftanlage in dem Kraftfahrzeug, in geeigneter Weise bestimmt wurde.

Wenn der Druckgradient grd_p des tiefpassgefilterten Versorgungsdrucks p -F in nerhalb eines vorgegebenen Überwachungszeitraums T M , der beispielhaft als der in dem Diagramm der Fig. 1 dargestellte Zeitraum angesehen werden kann, während der Förderpausen T Fpi , T Fp 2, T FP3 des Kompressors 2 den Gradientengrenzwert grd_p G nicht überschritten hat, wird ein Warnsignal ausgegeben.

Das Warnsignal kann durch das Aufleuchten einer Warnleuchte in dem Armaturen brett oder in dem Instrumententräger des Kraftfahrzeugs, durch das Aufleuchten ei nes entsprechenden Warnsymbols in dem Instrumententräger, durch die Anzeige eines entsprechenden Warntextes in einem Display des Instrumententrägers und/oder durch das Abspeichern einer entsprechenden Fehlermeldung in einem der elektronischen Steuereinheit 10 der Druckluftversorgungsanlage 4 zugeordneten Fehlerspeicher erfolgen.

Der in dem Diagramm der Fig. 1 abgebildete Zeitraum TM umfasst drei Förderpau sen T FPi , T FP2 , T FP3 des Kompressors 2. Da der Druckgradient grd_p v des Versor gungsdrucks pv den vorgegebenen Gradientengrenzwert grd_p G in der ersten För derpause T FPi und in der dritten Förderpause T FP3 überschritten hat, wird in dem vor liegenden Fallbeispiel von einem leckagefreien Betrieb ausgegangen und kein Warn signal ausgegeben.

In den Förderpausen T FPi , T FP2 , T FP3 gibt es aufgrund der Entnahme jeweils einer größeren Druckluftmenge in einem der Druckluftverbraucherkreise viermal einen größeren Abfall des Versorgungsdrucks p v . In der nachfolgenden Zeitspanne T A fin den thermodynamische Effekte statt, die zu einer Druckerhöhung des Versorgungs- druckes p v führen. Alternativ zu dem oben beschriebenen Verfahren mit Tiefpassfilte rung kann der Druckgradient grd_p v auch mit dem nicht tiefpassgefiltertem Versor gungsdruck pv berechnet werden. Um den störenden Effekt des Druckanstieges zu eliminieren, wird der Vergleich des Druckgradienten grd_p mit dem Gradienten grenzwert grd_p G jeweils für eine zuvor festgelegte Zeitspanne T A ausgesetzt. Für die Erkennung einer Leckage ist somit nur der Verlauf des nicht tiefpassgefilterten Druckgradienten grd_p v innerhalb der Förderpausen T Fp -i , T Fp 2, T FP3 des Kompres sors 2 außerhalb der jeweiligen Zeitspanne T A maßgeblich.

Zur weiteren Veranschaulichung ist in dem Diagramm der Fig. 1 auch ein für einen hier jeweils zu Beginn der Förderpausen T FPi , T FP2 , T FP3 vorliegenden Regenerati onsbetrieb der Druckluftversorgungsanlage 4 vorgesehener Gradientengrenzwert grd_p G-R eingezeichnet, der gegenüber dem für einen Normalbetrieb gültigen Gradi entengrenzwert grd_p G entsprechend abgesenkt ist (grd_p G R < grd_p G ). Durch den abgesenkten Gradientengrenzwert grd_p G R wird diejenige Absenkung des Versor gungsdrucks pv und des Druckgradienten grd_p v des Versorgungsdrucks p v berück sichtigt, die durch den der zweiten Hauptversorgungsleitung 28 für die Regeneration der Trocknereinheit 22 entnommenen Druckluftvolumenstrom verursacht wird.

Im Rahmen des Überwachungsverfahrens können mehrere Leckagekonten für ver schiedene Leckageursachen geführt werden, für die der Gradientengrenzwert grd_p G und/oder die Art und Länge des Überwachungszeitraums T M unterschiedlich festge legt sein können. Ebenso kann zur Erkennung bestimmter Leckageursachen die Be rechnung des Druckgradienten grd_p v nur in einem begrenzten Bereich des Versor gungsdrucks pv durchgeführt werden. Bezugszeichenliste Kompressor

Druckluftversorgungsanlage

Druckluftaufbereitungseinheit (Baugruppe) Mehrkreisschutzventileinheit (Baugruppe) Elektronische Steuereinheit (Baugruppe) Förderleitung

Steuerdruckeingang

Steuerdruckleitung

Trocknerleitung

Filtereinheit

Trocknereinheit

Rückschlagventil

Erste Flauptversorgungsleitung

Zweite Flauptversorgungsleitung

Druckbegrenzungsventil

Entlüftungsleitung

Entlüftungsventil

Schalldämpfer

Steuerdruckleitung

Regenerationsleitung

Richtungspfeil, Förderrichtung

Versorgungsleitung

Überströmventil

Versorgungsleitung

Überströmventil

Versorgungsleitung

Überströmventil

Versorgungsleitung

Überströmventil

Versorgungsleitung

Überströmventil 64 Verbindungsleitung

66 Drosselrückschlagventil

68 Steuerdruckhauptleitung

68a Alternative Steuerdruckhauptleitung

70 Kompressorsteuerventil

72 Elektrische Steuerleitung

74 Regenerationssteuerventil

76 Elektrische Steuerleitung

78 Drosselrückschlagventil

80 Anschlussleitung

82 Drucksensor

84 Elektrische Sensorleitung

86 Anschlussleitung

88 Drucksensor

90 Elektrische Sensorleitung

92 Anschlussleitung

94 Drucksensor

96 Elektrische Sensorleitung

98 Elektronische Steuereinheit (ECU) f G Grenzfrequenz

grd_p Druckgradient (allgemein)

grd_p G Gradientengrenzwert

grd_p G-R Abgesenkter Gradientengrenzwert grd_p v Druckgradient des Versorgungsdrucks p Druck (allgemein)

p F Förderdruck des Kompressors

Pv Versorgungsdruck

P V-F Tiefpassgefilteter Versorgungsdruck

Pv j i-ter Messwert des Versorgungsdrucks

P V J (i+1 )-ter Messwert des Versorgungsdrucks t Zeit

T A Zeitspanne

T M Überwachungszeitraum T Fi Erste Förderbetriebsdauer

T F 2 Zweite Förderbetriebsdauer

T F 3 Dritte Förderbetriebsdauer

T F 4 Vierte Förderbetriebsdauer

T Fpi Erste Förderpause

T Fp 2 Zweite Förderpause

T Fp 3 Dritte Förderpause

V21 Druckluftverbraucherkreis, erster Betriebsbremskreis

V22 Druckluftverbraucherkreis, zweiter Betriebsbremskreis

V23 Druckluftverbraucherkreis, Anhänger- und Feststellbremskreis

V24 Druckluftverbraucherkreis, Nebenverbraucherkreis

V25 Druckluftverbraucherkreis, Luftfederungskreis

At Zeittakt, Zeitdifferenz