Login| Sign Up| Help| Contact|

Patent Searching and Data


Title:
METHOD AND SYSTEM FOR FAULT DETECTION IN A COMPRESSED-AIR SYSTEM
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2016/091977
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to a method for detecting a malfunction of a compressed-air system, wherein a state variable is measured and is stored as a first base value and a first time stamp is captured and stored in a first step (1), the compressor (13) is activated in a second step (2), the state variable is measured and is stored as a comparison value in a third step (3), the value difference between the comparison value and the base value is formed in a fourth step (4), the value difference is compared with a threshold value in a value comparison step (5), a second time stamp is captured and the time interval with respect to the first time stamp is calculated in a sixth step (6) if the value difference is greater than or equal to the threshold value, the deviation of the time interval from a time interval reference value is determined in a time comparison step (7), and, if the deviation is outside of a tolerance interval, a malfunction is associated with the deviation in a diagnosis step (8).

Inventors:
KRABOT, Matyas (Rezeda u. 9, 2310 Szigetszentmiklós, 2310, HU)
VIG, Gabor (Etele street 10, 1119 Budapest, 1119, HU)
UDVARDY, Oliver (IV.J. fsz/1.55-65 St. Villanyi, 1118 Budapest, 1118, HU)
Application Number:
EP2015/079167
Publication Date:
June 16, 2016
Filing Date:
December 09, 2015
Export Citation:
Click for automatic bibliography generation   Help
Assignee:
KNORR-BREMSE SYSTEME FÜR NUTZFAHRZEUGE GMBH (Moosacher Str. 80, München, 80809, DE)
International Classes:
B60T13/26; B60T17/22; F15B19/00
Foreign References:
DE102007023819A12008-11-27
DE10236391B32004-04-08
Download PDF:
Claims:
A n s p r ü c h e

1. Verfahren zur Erkennung einer Fehlfunklion eines Druckhiftsystems, wobei in einem ersten Schritt (l) eine Zustandsgröße ausgangsseitig eines Kompressors (13) gemessen und als erster Basi »wert gespeichert wi rd und ein erster Zeitstempel erfasst und gespeichert wird, und in einem zweiten Schritt (2) der Kompressor (13) zur Erzeugung von Druckluft aktiviert wird und in einem dritten Schritt (3) die Zustandsgröße erneut gemessen und als Vergleichswert gespeichert wird, und in einem vierten Schritt (4) die Wertdifferenz zwischen dem Vcrglcichswert und dem Dasis- wert gebildet wird und in einem Werteverglcichsschritt (5) die Wertdifferenz mit einem Schwellwert verglichen wird und im Falle, dass die Wertdifferenz kleiner ist als der Schwellwert, das Verfahren ab dem dritten Schritt (3) wiederholt wird und andernfalls in einem sechsten Schritt (6) ein zweiter Zeitstempel erfasst und der Zeitabstand zum ersten Zeitstempel errechnet wird und in einem Zeitvcrgleichsschritt (7) die Abweichung des Zeitabstandes von einem Zeitabstandreferenzwert bestimmt wird und bei Abweichung außerhalb eines Toleranzintervalls in einem Diagnose- schriu (8) der Abweichung eine Fehlfunklion zugeordnet wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1,

dadurch gekennzeichnet, dass im ersten Schritt ( 1 ) und im dritten Schritt (3) als Zustandsgröße der Druck, die Masse, die Temperatur und / oder der Fluss von Luft ausgangsseitig des Kompressors (13) gemessen wird.

3. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche,

dadurch gekennzeichnet, dass in einem auf den Diagnoseschritl (8) folgenden Aktionsschritt (9) auf die Fehlfunklion reagiert wird.

4. Verfahren nach Anspruch 3,

dadurch gekennzeichnet, dass in dem Aktionsschritt (9) die Fehlfunklion durch Speicherung ( 1 1 ) und / oder Signali sierung (12) weiterverarbeitei wird .

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 3 oder 4,

dadurch gekennzeichnet, dass in dem Aktionsschritt (9) die Regeneration (10) des Druckluftsystems an die Fehlfunktion angcpasst wird, indem die für die Regencrati- on ( 10) vorgesehene Menge an Luft oder der dafür vorgesehene Luftfluss erhöht wird und / oder die Regeneration (10) gestartet wird.

6. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche,

dadurch gekennzeichnet, da» im Diagnoseschritt (S) der Abweichung außerhalb des Toleranzintervalls als Fehlfunktion eine Leckage und / oder eine Verstopfung einer pneumatischen Steuerleitung oder ein Kurzschluss und / oder ein Kabelbruch und / oder ein Datcnverlust einer elektrischen Steuerleitung oder Leckage und / oder Verstopfung und / oder pneumatischer Kurzschluss einer Dnickluftleitung zugeordnet wird.

7. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche.

dadurch gekennzeichnet, dass im Diagnoseschritt (8) bei Abweichung innerhalb des ToleranzintervalEs Funktionstüchtigkeit als Fehlfunktion zugeordnet wird. 8. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche,

dadurch gekennzeichnet, das* der Zeitabstandreferenzwert und / oder der

Schwell wert automatisiert verändert wird.

9. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche,

dadurch gekennzeichnet, dass der Zeitabstandreferenzwert und / oder Schwellwen an statische Parameter, umfassend das Volumen des ausgangssei tig des Kompressors (13) angeordneten Druckiuftsystems. und / oder dynamische Parameter, umfassend den Fluss von Druckluft ausgangsseitig des Kompressors (13), angepasst wird.

10. Dnickluftsysiem, umfassend einen Kompressor (13) zur Drucklufterzeugung, ein Druckluftreservoir (15) zur Bevorratung von Druckluft und eine Steuereinheit zur Steuerung des Kompressors ( 13),

dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinheit über Rechenanweisungen verfugt, um ein Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 9 auszuführen.

Description:
Verfahren und System zur Fchlercrkennung in einem Druckluftsystem

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Erkennung einer Fehlfunktion eines Druck- luftsy stems. Außerdem betrifft die Erfindung ein Druckluftsystem, vorzugsweise in einem Kraftfahrzeug, das Druckluftsysiem umfassend einen Kompressor zur Druck- lufterzeugung, ein Druckluftreservoir zur Bevorratung von Druckluft, vorzugsweise ein zwischen Kompressor und Druckluftreservoir angeordnetes Trocknermittel zur Trocknung von durchströmender Luft und eine Steuereinheit zur Steuerung des Kompressors zur Drucklufterzeugung und zur Regeneration beziehungsweise Trocknung des Trocknermittels.

Das Einsatzgebiet der Erfindung erstreckt sich auf Druckluftsysteme insbesondere von motorisierten Fahrzeugen, bei denen Kompressoren wie beispielsweise Kolbenkompressoren eingesetzt werden, um Umgebungsluft anzusaugen und beispielsweise in Druckluftreservoirs zur Verfügung zu stellen, von wo diese Druckluft bei spiel s- weise zur Betätigung von Bremsen eingesetzt werden kann. In solchen Druckluftsystemen ist häufig zwischen Kompressor und Druckluftreservoir ein Trocknennittel angeordnet, welches Druckluft, die vom Kompressor in das Druckluftreservoir strömt, von Feuchtigkeit befreit, wobei es selbst diese Feuchtigkeit aufnimmt, und welches wahrend der sogenannten Regeneration von trockener Luft aus dem Druck- luftreservoir durchströmt wird, um selbst wiederum getrocknet zu werden. In solchen Druckluftsystemen kann es beispielsweise aufgrund von Verstopfungen durch beispielsweise Fremdkörper oder aufgrund von Leckage oder anderen Fehl funk tionen erforderlich sein, beispielsweise die Regeneration betreffende Parameter an jeweilige Fehlfunktion anzupassen. Aus der DE, 102007 023 819 AI geht ein Verfahren und eine Vorrichtung hervor, bei dem an zwei verschiedenen Zeitpunkten der Luftdruck in einem Druckluftsystem gemessen wird und ein daraus gebildeter Kennwert mit einem Vergleichswert vergli- chen wird, um Rückschlüsse auf gegebenenfalls vorliegende Fehl Punktionen zu ziehen. Nachteilhaft hieran ist unter anderem die Notwendigkeit einer Messung des Druckes in dem Druckluftsystem mit einer hohen Präzision.

Aus der WO 03/013929 AI geht ein Verfahren zur Regeneration und zum Betrieb eines Druckluftsystems hervor, bei dem die Regeneration an in dem Druckluftsystem gemessenen Druck angepasst wird. Auch hier ist eine präzise Druckmessung vonno- ten.

Aus der DE 10 2006 019 S65 B3 geht eine Kartusche für eine Druck! uftaufberei- tungsanlage hervor, welche über einen elektrischen Sensor verfugt, mit der der elektrische Widerstand oder die Kapazität der Kartusche gemessen wird, um auf deren Zustand, beispielsweise deren Sättigung zu schließen. Nachteilhaft an dieser Diagnostik ist die Notwendigkeit einer relativ aufwendigen zusätzlichen elektronischen Sensorik.

Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zu schaffen, bei welchem mit geringem sensorischen Aufwand zuverlässig der Zustand, insbesondere eine Fehlfunktion, eines Druckluftsystems erkannt werden kann. Die Aufgabe wird ausgehend von einem Verfahren gemäß dem Anspruch 1 gelöst. Die nachfolgenden abhängigen Ansprüche geben vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung wieder.

Die Erfindung schließt die technische Lehre ein, dass in einem ersten Schritt eine Zustandsgröße ausgangsseitig eines Kompressors gemessen und als erster Basiswert gespeichert wird und ein erster Zeitstempel erfasst und gespeichert wird, und in einem zweiten Schritt der Kompressor zur Erzeugung von Druckluft aktiviert wird und in einem dritten Schritt die Zustandsgröße erneut gemessen und als Vergleichswert gespeichert wird, und in einem vierten Schritt die Wertdifferenz zwischen dem Ver- gleichswert und dem Basiswert gebi Idet wird und in ei nem Werteverglei chsschritt die WcrtdilTerenz mit einem Schwellwert verglichen wird und in dem Falle, dass die Wertdifferenz kleiner ist als der Schwdlwert, das Verfahren ab dem dritten Schritt wiederhole wird und andernfalls in einem sechsten Schritt ein zweiter Zeitstempel erfasst und der Zeitabstand zum ersten Zeitstempel errechnet wird und in einem Zeitverglei chsschritt die Abwei chung des Zei tabstandes von einem Zeitabstandreferenzwert bestimmt wird und bei Abweichung außerhalb eines Toleranzintervalls in einem Diagnoseschritt der Abweichung eine Fehlfunktion zugeordnet wird.

Die Erfindung basiert also auf der Idee, eine Zustandsgröße vor Aktivierung des Kompressors in dem Druckluftsystem zu messen, dann den Kompressor zu starten, und die Zeil zu messen, bis die Messgroße sich verändert beziehungsweise bis sie einen beispielsweise Uber einem üblichen Rauschwert liegenden Schwell wert überschritten hat. Dabei kann die Messung hinter einem ausgangsseitig des Kompressors angeordneten M indcstdruckventH oder Rückschlagventil stattfinden, so dass die Zeit gemessen wird, bis der erforderliche Druck zum Öffnen des Ventils erreicht ist Dieser gemessene Zeitabstand zwischen Aktivierung des Kompressors und Veränderung der Messgröße wird dann mit einem Zestabstandreferenzwert verglichen. Dieser Zeitabstandreferenzwert ist idealerweisc die Zeit, in der sich die Messgröße bei einem fehlerfreien, funktionstüchtigen Druckluftsystem nicht verändert Bei Abwei- chung des Zeitabstandes von dem Zei tabstandreferenzwert über ein Toleranzi nterval I hinaus wird dann erfindungsgemäß auf eine Fehlfunktion geschlossen. Das Toleranzintervall muss dabei nicht notwendigerweise symmetrisch um den Zeitabstandreferenzwert angeordnet sein. Beispielsweise kann, wenn als Zustandsgröße der Druck gewählt wird, im Falle einer Blockierung in einem Dereich hinter dem den Druck aufnehmenden Sensor der Zeitabstand bis zur Erhöhung des Druckes verkürzt sein. während bei beispielsweise einem Leck der Zeitabstand verlangen beziehungsweise über dem Zeitabstandreferenzwert liegen würde.

Zur Messung der Zustandsgröße kann beispielsweise ein Drucksensor ausgangsseitig des Kompressors angeordnet sein. Eine ausgangsseitige Anordnung schließt ein, das» beispielsweise pneumatische Elemente wie Ventile oder Trocknungsmittel dazwischen geschaltet sind. Die Messung muss also nicht unmittelbar am Ausgang des Kompressors stattfinden, sondern kann auch in einem beliebigen Bereich des Druck- luftsystems stattfinden, der einen anderen Druck als der Ausgang des Kompressors beskzl. Vorzugsweise kann beispielsweise ein Bereich parallel zu dem Druckluftre- servoir oder ein Bereich in dem Druckluftreservoir gewählt werden.

Der Voneil dieses Verfahrens liegt unter anderem darin, dass als Messgrüße, die zur Bestimmung der Fehlfunktion verwendet wird, die technisch sehr einfach und sehr präzise messbare Zeit gemessen wird * statt anderer physikalischer Parameter wie Druck oder Tcilchenfluss.

Gemäß einer bevorzugten AusfÖhrungsform der Erfindung wird im ersten Schritt und im dritten Schritt als Zustandsgröße der Druck, die Masse, die Temperatur und/oder der Fluss von Luft ausgangsscitig des Kompressors gemessen.

Der Vorteil an der Wahl einer oder mehrerer dieser Zustandsgrößen ist darin zu sehen, dass diese Größen in ihrem zeitlichen Verlauf, der letztendlich zur Bestimmung der Fehlfunktion gemessen wird, durch typischerweise auftretende Fehlfunktionen unmittelbar beeinflussi werden. Außerdem wird für die Messung dieser Zustandsgrößen auf Diagnostik zurückgegrifFen, die typischerweise in herkömmlichen Druckluftsystemen bereits vorgesehen ist.

Gemäß einer Verbesserung der Erfindung wird in einem auf den Diagnoseschritt fol genden Aktionsschritt auf die Fehl funktion reagi ert Gemäß einer hierauf bezogenen bevorzugten Ausftmnmgsfbrm der Erfindung wird in dem Aktionsschritt die Fehlfunktion durch Speicherung in einer elektronischen Speichereinheit und/oder Signalisierung, beispielsweise an eine Mensch- Maschineschnittstelle, wie beispielsweise eine Anzeige, weiterverarbeitet.

Der Vorteil ist hierbei darin zu sehen, dass bei Speicherung auftretende Fehlfunklio- nen beispielsweise zu Wartungszwecken in einer Werkstatt behoben werden können, oder dass im Falle der Signalisierung beispielsweise ein Fahrer eines betreffenden Kraftfahrzeuge» über das A uftreten der jeweiligen Fehlfunkti on inforeni ert wird .

Eine andere bevorzugte Ausführungsform sieht vor, dass in dem Aktion ssch ritt die Regeneration des Druckluftsystems an die Fehlfunktion angepasst wird, beispielsweise indem die für die Regeneration vorgesehene Menge an Luft oder der dafür vorgesehene Luftfluss erhöht wi rd und/oder die Regeneration gestartet wi rd.

Oer Vorteil ist hier darin zu sehen, dass eine auftretende Fehlfunktion gegebenenfalls durch veränderte Ansteuerung prinzipiell unverzüglich kompensiert werden kann. Beispielsweise kann eine Verstopfung durch erhöhten Luftfluss » beispielsweise über Venti I e geregelt, ausgegl ichen werden .

Eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung basiert darauf, dass im Diagnoseschritt bei Abweichung außerhalb des Toleranzsintervalls als Fchlfunktion eine Leckage und/oder eine Verstopfung einer pneumatischen Steuerleitung oder ein Kurz- schl uss und/oder ei n Kabel bruch und/oder ei n Datenverlust einer elektri sehen Steuerleitung oder Leckage und/oder Verstopfung und/oder pneumatischer Kurzschluss einer Druckluftleitung zugeordnet wi id. Der Vorteil dieser Ausruhningsform ist darin zu sehen, dass diese Fehl funkrj orten durch das beschriebenen Verfahren bei entsprechender Auswertung besonders gut zur Erkennung eignen. Eine Verbesserung der Erfindung sieht, dass im Diagnoseschritt bei Abweichung innerhalb des Toleranzintervalls als Fehlfunktion Funktionstüchtigkeit zugeordnet wird.

Dies bedeutet, dass das Verfahren auch das Wegfallen beziehungsweise Fernbleiben einer Fehlfunktion erkennen und dementsprechend gegebenenfalls im Aktionsschritt darauf reagieren kann. So kann beispielsweise, wenn eine zuvor erkannte Fehl funkt i- on wegfällt und das Druckluftsystem somit wieder funktionstüchtig ist, die zuvor gegebenenfalls geänderte Regeneration wieder an den Normalzustand angepasst werden und die Funktionstüchtigkeit beispielsweise per Signalisierung ausgegeben oder in einer Speidiereinheit gespeichert werden.

Eine bevorzugte Ausfuhrungsform der Erfindung sieht vor, dass der Zeilabstandreferenzwert und/oder der Schwell wert, Ober den dieZustandsgroße hinaus sich verändern muss, automatisiert verändert wird.

Der Vorteil besteht hierbei insbesondere darin, dass eine zur Steuerung des Druckluftsystems vorgesehene Steuerungseinheit somit beispielsweise aus störungsfreiem Betrieb lernt und die für die Fchlfunktionszuordnung nötigen Parameter eigenständig an das Druckluftsystem anpasst

Gemäß einer vorteilhaften Ausfuhrungsform der Erfindung wird der Zettabstandrefe- renzwert und/oder der Schwellwert an statische Parameter, umfassend das Volumen des ausgangssei tig des Kompressors angeordneten Druckl uftsystems. und/oder dynamische Parameter, umfassend den Fluss von Druckluft ausgangsseitig des Kom- pressors, angepasst Der Vorteil dieser Ausfuhrungsform ist darin zu sehen, dass die für die Erkennung einer Feblfunktion wesentlichen Parameter an statische Parameter, welche das Druckluftsystem charakterisieren, angepasst werden können, sofern sich dies bei- spicls weise zur Erhöhung der Präzision der Zuordnung von Fehlfunktionen als vorteilhaft erweist.

Die Erfindung betrifft darüber hinaus ein Druckluftsystem vorzugsweise eines Kraftfahrzeuges, welches über eine Steuereinheit verfügt, die über Rechenanweisungen verfugt, um das erfindungsgemäße Verfahren durchzufahren . Vorzugsweise verfugt das Drucktuftsystem über ein zwischen Kompressor und Druckluftreservoir angeordnetes Trocknermittel zur Trocknung von durchströmender Luft, wobei das Trocknungsmitte] in einem Regenerationsmodus durch entgegengesetzt strömende trockene Luft getrocknet wird.

Weitere die Erfindung verbessernde Maßnahmen werden nachstehend gemeinsam mit der Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels der Erfindung anhand der Figuren näher dargestellt. Es zeigen:

Figur 1 ein Flussdiagramm des erfindungsgemäßen Verfahrens, und Figur 2 ein schematisierter Aufbau zur Durchführung dieses Verfahrens.

Gemäß Figur 1 wird zur Erkennung einer Fehlfunktion eines Druckluftsystems in einem ersten Schritt 1 der Luftdruck ausgangsseitig eines Kompressors 13 gemessen und als erster Basiswert gespeichert. Der betreffende Zeitpunkt wird festgehalten, indem gleichzeitig ein erster Zeilstempel erfasse und gespeichert wird. In einem da- rauf folgenden zweiten Schritt 2 wird der Kompressor 13 zur Erzeugung von Druck- luft aktiviert. In einem unmittelbar oder zeitlich beabstandet folgenden dritten Schritt 3 wird der Luftdruck erneut gemessen und als Vergleichswert gespeichert. In einem vierten Schrill 4 wird die Wertdifferenz zwischen dem Vergleichswert und dem Basiswert gebildet und in einem Wertevergleichsschritt 5 mit einem Schwell wen ver- glichen.

In dem Fall, dass die Wertdifferenz kleiner ist als der Schwellwert, wird das Verfahren ab dem dritten Schritt 3 wiederholt. Andernfalls wird in einem sechsten Schritt 6 ein zweiter Zeitstempel erfasst und der Zeitabstand zum ersten Zeitstempel errechnet. In einem Zeitvergleichsschritt 7 wird die Abweichung des Zeitabstandes von einem Zeitabstandreferenzwert bestimmt

Bei einer Abweichung des Zeitabstandes von dem Zeitabstandreferenzwert außerhalb eines Toleranzintervalls wird in einem Diagnoseschritt 8 der Abweichung eine Fchl- funktion zugeordnet Beispielsweise kann eine Verstopfung mit einem entsprechend erhöhtem Stromungswidcrstand diagnostiziert werden, wenn der Zeitabstand entsprechend weit über dem Zeitabstandreferenzwert liegt.

Nach der Diagnose einer Fehl funktion wird in einem Aktionsschritt 9 sowohl die Regeneration 10 des Druckluftsystems gestartet, als auch die Fehlfunktion durch Speicherung 1 1 und Signalisierung 12 weiter verarbeitet.

Gemäß Figur 2 ist ausgangssei tig des Kompressors 13 ein Rückschlagventil 14 angeordnet Hinter dem Rückschlagventil 13. bezogen auf die Luftströmungsrichtung der durch den Kompressor 13 erzeugten Druckluft, insbesondere weiterhin ausgangssei - tig des Kompressors 13, ist ein Drucksensor 16 parallel zu einem Druckluftreservoir 15 angeschlossen Mit diesem Drucksensor 16 können jeweils die Luftdruckmessungen der Schritte 1 und 3 des oben beschriebenen Verfahrens durchgerührt werden. Dadurch, dass ein Rückschlagventil 13 zwischen Druclwiensor 16 und Kompressor 13 angeordnci ist, ist insbesondere typischerweise der gemessene Luftdruck in Schritt 1 höher als der Atme Sphärendruck, und die Zeitdifferenz bis zum Überschreiten des Schwel (wertes hangt beispielsweise von dem gegebenenfalls vorbelasteten Rück- schlagventil 16 und dem bereits im Drackluftreservoir 1 S anliegenden Luftdruck ab.

Die Erfindung ist nicht beschrankt auf das vorstehend beschriebene Ausfuhrungsbeispiel. Es sind auch Abwandlungen hiervon denkbar, welche von den nachfolgenden Ansprüchen mit umfasst sind. Es ist beispielsweise auch möglich, dass statt des Luftdrucks der Luftfl uss gemessen wi rd

Bezugszeichenliste

1 erster Schritt

2 zweiter Schritt

3 dritter Schritt

4 vierter Schritt

5 Wertevergl eichsschritt

6 sechster Schritt

7 Zeitvergleichsschritt

8 Diagnoseschritt

9 Aktionsschritt

10 Regeneratiort

11 Speicherung

12 Signalisierung

13 Kompressor

14 Rückschlagventil

15 Druckruftrcscrvoir

16 Drucksensor