专利名称：离合器控制系统和用于运行离合器控制系统的方法
技术领域：
本发明涉及一种系统，包括压缩机、控制设备和对应于压缩机的离合器，其中，控 制设备适用于断开和接通离合器，从而节省能量。此外，本发明涉及一种用于控制系统的方法，该系统包括压缩机、控制设备和对应 于压缩机的离合器，其中，控制设备断开和接通离合器，从而节省能量。
背景技术：
现代载货车辆通常具有压缩空气供应装置，该供应装置为载货车辆的各种不同的 系统提供清洁和干燥过的压缩空气。例如由压缩空气处理装置对载货车辆的常用制动器以 及也许存在的空气悬架进行供应。用于控制电磁阀和评估传感器信号的控制设备可以集成 在压缩空气处理装置中。也可以替代地由外部的控制设备根据不同的系统参数控制电磁 阀。这样的控制设备通过串行的通信接口、例如控制器局域网总线(CAN-BUS)接收到另外 的系统参数。例如常用制动器的数据和也许存在的空气悬架的数据可以被传输给压缩空气 处理装置。压缩空气处理装置自身由连接的压缩机获得仍未清洁和干燥过的压缩空气。可 以以简单的方式通过载货车辆的驱动发动机的轴将用于运行压缩机的能量传递给压缩机。因为在载货车辆内部对压缩空气的需要通常并不要求压缩机持续运行，所以可以 在驱动发动机和压缩机之间设置离合器，从而实现将压缩机和驱动发动机断开。值得向往 的是，因为压缩机运行消耗能量，所以当不需要压缩空气时或现有的压缩空气储备可以在 一定时间内补偿消耗的压缩空气时，可以节省能量。在空转状态期间能量可以在压缩机的 断开状态中被节约，该空转状态特别在高速公路交通中非常长，这是因为特别通过常用制 动器的消耗的压缩空气较低。除节能的简单功能之外，但离合器也可能在压缩机和连接在压缩机下游的组件运 行中引起损坏，或者自身由于损坏而失灵。
发明内容
本发明的目的是提供一种压缩机系统，该压缩机系统可以识别系统的损坏，并且 可以自动地避免至少一些对系统构成威胁的损坏。该目的通过独立权利要求的特征来实现。本发明有利的实施方式在从属权利要求中给出。本发明这样来改进这种类型的系统，即控制设备适用于执行监控程序 (iJberwachungsroutine)，在该程序框架中离合器被断开或接通，从而避免损害离合 器、压缩机和设置在压缩机下游的组件。本发明这样来改进这种类型的方法，即执行监控程序，在该程序框架中断开或接 通离合器，从而避免损害离合器、压缩机和设置在压缩机下游的组件。该方法有利地这样来改进，即在监控程序框架中监控接通的离合器的打滑情况 (Schlupf)。通过监控接通的离合器的打滑情况可以探测到离合器的增加的磨损或者离合器的错误的接通。可以有利地提出，在监控程序框架中监控离合器的断开。通过监控离合器的断开 可以探测到离合器的错误的切换，特别是离合器的不完全断开。此外可以提出，监控程序在两次离合器动作之间设置有最小的时间间隔。通过离 合器在短时间内的多次动作，很强的磨损由于不合比例的加热出现，该磨损引起离合器过 早地失灵。因此，在两次离合器动作之间设置最小的时间间隔而使得离合器的总使用寿命 提尚。也可以提出，在离合器断开期间，监控程序设置有最大的时间间隔。在断开状态 中，设置在离合器下游的压缩机不运行。通常该组件利用油来润滑，在运行期间该油从油 池被连续地输送到活塞和气缸壁之间的区域中。通过断开离合器也调节了油的输送，其中 因为此处原有的油流回到油池中，所以一段时间后在活塞和气缸壁之间不再具有足够的润 滑。当再次启动压缩机时，由于接通离合器因此导致在活塞和汽缸壁上的磨损提高。因为 通过补充输送油可以保证在活塞和气缸壁之间足够的润滑，所以这种情况可以通过在离合 器断开期间的最大时间间隔来避免。此外特别地可以提出，在离合器断开期间，最大的时间间隔取决于环境温度。如果 压缩机的环境温度适合于使设置在压缩机下游的输送管道冻结，那么以这种方式输送管道 可以在出现冻结危险时首先排气，并且然后吹干冷凝水。通过循环地接通压缩机，输送管道 可以总是利用温暖的空气保持温度。可以有利地提出，在监控程序框架中监控压缩机转速。如果测定的压缩机转速大 于允许的最大的压缩机转速，那么可以由此来保护压缩机以防止出现机械的损害，即将离 合器断开。也可以提出，在监控程序框架中监控离合器转速。也可以通过监控转速来保护离 合器以防止出现机械的超载，其中在离合器转速过高时将离合器断开。也可以有利地提出，在监控程序框架中存储数据，从而实现故障诊断或统计评估。 通过存储数据可以实现以后的扩展的故障诊断，借助于该故障诊断实现对所出现的错误进 行起因调查，并且因此实现对系统的进一步的改进。可以优选地提出，当系统的组成部分错误地工作时，在监控程序框架中输出报警 信号。当监控程序探测到相关于离合器或另一个系统部件的不规律性时，由此可以通过报 警信号的输出，以报警灯、声音信号或通过车载仪表的显示器告知的方式通知机动车驾驶 员，并且采取适合的相应措施，特别地在出现完全失灵的情况之前寻找维修场所，而这种完 全失灵也许可能阻止机动车继续行驶。理想的是，随后解除离合器功能，从而避免另外的损 害。本发明另外涉及一种具有根据本发明的系统的载货车辆。
现在参考附图，根据优选的实施例对本发明进行示例性说明。图中示出图1示出了具有根据本发明的系统的载货车辆的示意图；图2以流程图方式示出了有关监控程序的一览图；图3是对于操作间隔监控的局部方面的流程4
图4是对于离合器的过度扭转保护的局部方面的流程图；图5示出了对于接通的离合器的打滑情况监控的局部方面的流程图；图6示出了对于压缩机的过度扭转保护的局部方面的流程图；图7示出了对于断开的离合器的打滑情况监控的局部方面的流程图；图8示出了对于防磨损保护的局部方面的流程图；图9示出了对于防冻结保护的局部方面的流程图。
具体实施例方式图1示出了具有根据本发明的系统的载货车辆的示意图。载货车辆20由驱动发 动机22驱动，该驱动发动机通过离合器16进一步驱动压缩机12。压缩机12由空气接口 24得到空气，压缩机以压缩的方式将这些空气输送给压缩空气处理装置18。另一方面，压 缩空气处理装置18又将处理过的压缩空气分配给用户26。压缩机12和离合器16以及控 制设备14共同形成系统10，该系统也被称为压缩机系统。控制设备14不仅和离合器16 而且和压缩机12连接，并且可以断开和接通离合器16，以及例如通过连接未示出的卸载阀 来对压缩机12产生影响。例如气动地对卸载阀进行控制，其中压力增加或压力减少发生在 0. 02秒至1. 0秒内。此外控制设备14还可以具有在控制器局域网总线(CAN-Bus)上的、未 示出的接口，通过该接口将故障信息发送给另外的未示出的控制设备并且接收有关机动车 的运行状态的参数。参数可以包括例如发动机转速、环境温度、环境湿度、发动机扭矩、增压 压力、油门踏板位置和制动踏板位置。容纳了控制设备14的壳体应以标准的方式保护电子 设备避免受到有害的环境影响。这种壳体可以装配在压缩机、驱动发动机或载货车辆底盘 上。为了保证维护简单，应实现控制设备模块化地更换以及与外部诊断装置的数据交换。图2以流程图方式示出了有关监控程序的一览图。所示的监控程序包括用于节能 的离合器的压力感应切换和概括为不同局部方面的子程序，并联系以下
这些子程 序。选择步骤100作为起点。这里对是否希望接通离合器进行检测。当压力P在载货 车辆的存储容器中降到接通压力Pin以下时，或者由于系统外部的损坏，通过布置在载货车 辆中的机动车总线请求接通离合器时，接通离合器的要求可以例如是压力感应的。如果这 种期望存在，100-是，那么在步骤102中接通离合器。紧接着在步骤104中监控两次离合器 动作之间的间隔，联系图3对此详细说明。然后在步骤106中实现离合器的过度扭转保护， 联系图4对该保护详细说明。在步骤108中继续进行，其中监控接通的离合器的打滑情况。 联系图5对此详细说明。在步骤110中确保了压缩机的过度扭转保护，联系图6对其详细 说明。在步骤110之后又在步骤100中继续进行。如果接通离合器的期望不存在，100-否，那么可以在步骤112中继续进行。在该步 骤中对是否取代地存在断开离合器的要求进行检测。类似于步骤100，该要求又可以是压力 感应的，其中压力P大于断开压力Poff ；或者通过机动车总线请求断开离合器。如果断开离 合器的期望存在，112-是，那么在步骤114中断开离合器。随后在步骤116中监控断开的离 合器的打滑情况，联系图7对此详细说明。然后在步骤118中实现防磨损保护，联系图8对 此详细说明。由步骤118出发，通过在其中实现了图9中说明的防冻保护的步骤120到达 步骤108。
5
当断开离合器的要求不存在时，112-否，那么由步骤112出发直接在步骤118中继 续进行。图3示出了对于操作间隔监控的局部方面的流程图。示出的流程图是对图2中步 骤104的详细描述。从步骤122出发检测是否需要离合器动作。如果是，122-是，那么在步 骤124中检测离合器动作是否处于需要监控的时间间隔t。y。_的内部。如果是，124-是，那 么以下在步骤126中检测计数器c。y。m是否大于最大允许的值cmax。y。。如果是，126-是，那么 在步骤128中接通离合器，并且对于时间间隔t。y。prev保持在此状态中。由于步骤104设置 在监控程序中，离合器在步骤128中被接通。在又在步骤122中继续进行之前，此过程相关 的数据被存储在步骤130中。如果离合器动作没有处于被监控的时间间隔t。y_的内部，124-否，那么在步骤 124之后又在步骤122中继续进行。如果计数器c。y。m不大于最大允许的值Cmaxey。，126-否，那么在步骤132中使计数器 c。y。m增加1，并且同样在步骤122中继续进行。图4示出了对于离合器的过度扭转保护的局部方面的流程图。图4是对图1中步 骤106的更详细的描述。从步骤134出发，在该步骤中检测了离合器的机械负载是否过大。 为此目的，对压缩机转数u。pre和传动比rg以及安全参数的乘积和最大允许的发动机转 速Saiiax进行比较。如果最大允许的发动机转速Sraiax较小，134-是，那么在步骤136中断开 离合器，在步骤138中存储相关的数据，并且在步骤134中继续进行。如果不是这种情况， 134-否，那么又在步骤134中继续进行。图5示出了对于接通的离合器进行打滑情况监控的局部方面的流程图。所示的 流程图是对图2中所示步骤108的更详细的描述。从步骤140出发检测了离合器是否从 时间间隔tslip。开始就被接通了。如果是，140-是，那么在步骤142中检测了实际的压缩机 转速u。pa。是否不等于期望的压缩机转速u。p 加/减公差值S。rt()1。如果是，142-是，那么在 步骤144中检测了实际的压缩机转速u。pa。和期望的压缩机转速u。pre加/减公差值Srattjl的 差值在时间区间t。si内是否增长。如果不满足三个已知条件中任一个，140-否，142-否或 144-否，那么分别在步骤140中继续进行。如果满足在步骤144中给出的条件，144-是，那 么在步骤146中检测了计数器Csm是否大于对于该计数器的最大允许的值cmaxs。如果是， 146-是，那么在步骤148中输出报警信号，该信号可以通过报警灯、声音的报警信号或在显 示器上的文字输出来实现。该输出可以通过控制器局域网总线(can-bus)被传输给执行的 控制设备。紧接着在步骤150中断开离合器，并且在步骤152中通过存储合适的数据来记 录该过程。如果不满足步骤146的条件，146-否，那么在步骤154中类似于步骤148同样输出 报警信号，并且在步骤156中通过断开和紧接着接通离合器，在时间间隔tslipa。t。。的内部尝 试排除故障。然后在步骤158中使计数器Csm增加1，并且在步骤140中继续进行之前，在 步骤160中存储合适的数据。图6示出了对于压缩机的过度扭转的局部方面的流程图。由于错误地选择过低的 档位而可能发生这样的过度扭转。该流程图更详细地描述了在图2中示出的步骤110。由 步骤162开始，在其中检测了实际的压缩机转速u。pa。是否大于最大允许的压缩机转速s。max。 如果是，162-是，在又在步骤162中继续进行之前，在步骤164中断开离合器并且紧接着在步骤166中存储合适的数据。如果否，162-否，则在步骤162中继续进行。图7示出了对于断开的离合器进行打滑情况监控的局部方面的流程图。该流程图 更详细地描述了在图2中示出的步骤116。从步骤168出发首先检测了离合器是否从时间 间隔tslip。开始就被断开了。如果是，168-是，在步骤170中检测了实际的压缩机转速u。pa。 是否不等于最小的压缩机转速S。min，其中在通过离合器完全分离驱动发动机和压缩机的情 况下，该最小值为零。如果不满足两个条件中任一个，168-否或170-否，那么在步骤168中 继续进行。如果满足步骤170的条件，170-是，那么在步骤172中检测了计数器Csrar是否 大于最大允许的值cmaxs。。如果是，172-是，在步骤174中输出报警信号，该信号可以通过报 警灯、声音的报警信号或在显示器上的文字输出来实现。该输出可以通过控制器局域网总 线(CAN-Bus)被传输给执行的控制设备。然后在步骤176中接通离合器并且紧接着在步骤 178中根据合适的数据存储该过程。如果不满足步骤172的条件，172-否，那么在步骤180中类似于步骤174同样输出 报警信号。紧接着在步骤182中首先接通离合器，并且紧接着在时间间隔tslipa。t。。的内部断 开离合器，以便尝试排除故障。然后，在步骤186中存储合适的数据之前，在步骤184中使 计数器cs。m增加1。在步骤186之后又在步骤168中继续进行。图8示出了对于防磨损保护的局部方面的流程图。在图8中示出的流程图更详细 地描述了在图2中示出的步骤118。从步骤188出发首先检测了是否断开了离合器。如果 是，188-是，在步骤190中检测了离合器的断开时间是否需要监控的时间间隔t_n。如果不 满足步骤188或步骤190的条件，188-否或190-否，在步骤188中继续进行。如果满足步 骤190的条件，190-是，首先在步骤192中对于时间间隔tw。接通离合器，并且然后在步骤 188中继续进行之前，在步骤194中存储该过程。图9示出了对于防冻保护的局部方面的流程图。在图9中示出的流程图更详细地 描述了在图2中示出的步骤120。从步骤196出发首先检测了环境温度T是否处于最小环 境温度Tafmin和最大环境温度Tafmax之间，以及是否达到最大断开时间taf。。如果否，196-否， 在步骤196中继续进行。如果是，196-是，在步骤196中继续进行之前，首先在步骤198中 对于时间间隔taf。接通离合器，并且然后在步骤200中设定最大断开时间taf。，并且紧接着 在步骤202中存储合适的数据。可以考虑的是，在步骤196中对周围环境的空气湿度加以 考虑并且作为附加的条件在步骤196中来检测该空气湿度是否大于最小空气湿度Hafmin。通 过该程序，在达到系统压力之后，输送管道仍然可以以有利的方式在时间间隔taf。期间被吹 干。在图3至图9中说明的流程图基本上设计为循环的，然而也可以描述为有限的流 程图，其中起点相应于首先所述的步骤，并且单个或多个终点或重新达到起点可以不用扩 大变址变量而对应于图2中相应步骤的各个终点。当所应用的变址变量在大概一小时的时 间区间trent内没有改变时，这些指针变量分别在该时间区间之后又被设定为零。此外，下列 表格给出了对于不同的应用的参数的示例性区间，其理解为基点。名称
区间
优选值
Pia2,0-3,0 bar2,5 barPett5,0-15,0 bar12,5 bar^elipo300-500 me400 metelipo300-500 ms400 ms2-7 sec5 sec2-7 secS sec^elipactco2-7 sec5 eectafc2-7 mill5 min2-7 min5 IBllltrentOjS-I,2 hl h^cycapn8-12 eec10 sec^cycpr v0,8-1,2 h1 htwnoa12-18 min15 mint^c24-36 sec30 secCir^x*2-53CiMxeyc4-65cMXea2-53TaEocuc4-7 C5 C^afoiifi0-2 "C1 eC10-20%15*^cwt2500-4000 u/min3300 u/mln^eiaax1900-3000 u/mln2480 u/min15-25%20%^CMbl0-10 u/min0 u/min0,5-1,5^MC1-1,51,1 在当前的说明书中、附图中以及在权利要求书中公开的本发明的特征可以不仅单 独地、也在任意的组合中对于实现本发明来说都是重要的。参考标号
10系统
12压缩机
14控制设备
16亩A典 闲I=I研
18压缩空气处理装置
20载货车辆
22驱动发动机
24空气接口26用户100请求接通离合器？102接通离合器104操作间隔106过度扭转保护离合器108接通的离合器的打滑情况110过度扭转保护压缩机112请求断开离合器？114断开离合器116断开的离合器的打滑情况118磨损120防冻保护122需要离合器动作？124离合器动作处于t。y。_的内部？126Ccycnc 大于 Cmaxcyc ？128接通离合器并且对于t。y。prev保持130存储数据132增加 Ccycnr134缩机转数过高？136断开离合器138存储数据140Wtslip。开始接通离合器？142Ucpac 偏离于 Ucprs 士 Scrtol ？144Ucpac-(Ucprs士 ScrtJ 增长？146Csnr 大于 Cmaxs ？148输出报警信号150断开离合器152存储数据154输出报警信号156断开和接通离合器158增加 Csnr160存储数据162Ucpac > Scmax ？164断开离合器166存储数据168Wtslip。开始断开离合器？170Ucpac O Scfflin ？172Csonr 大于 Cmaxso ？
174输出报警信号
176接通离合器
178存储数据
180输出报警信号
182接通和断开离合器
184增力口 Csonr
186存储数据
188断开离合器？
190达到断开时间tw_ ？
192对于tw。接通离合器
194存储数据
196温度小于Tafmin或大于
198对于taf。接通离合器
200设定最大断开时间t贞
202存储数据
说明书
8/8页
10
权利要求
一种系统(10)，包括压缩机(12)、控制设备(14)和对应于所述压缩机(12)的离合器(16)，其中，所述控制设备(14)适用于断开和接通所述离合器(16)，从而节省能量，其特征在于，所述控制设备(14)适用于执行监控程序，在所述监控程序框架中，所述离合器(16)被断开或接通，从而避免损害所述离合器(16)、所述压缩机(12)和设置在所述压缩机(12)下游的组件(18，26)。
2.一种具有根据权利要求1所述的系统(10)的载货车辆(20)。
3.一种用于控制系统(10)的方法，所述系统包括压缩机(12)、控制设备(14)和对应 于所述压缩机(12)的离合器(16)，其中，所述控制设备(14)断开和接通所述离合器(16)， 从而节省能量，其特征在于，执行监控程序，在所述监控程序框架中，断开或接通所述离合 器(16)，从而避免损害所述离合器(16)、所述压缩机(12)和设置在所述压缩机(12)下游 的组件(18，26)。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，在所述监控程序框架中监控接通的所述 离合器(16)的打滑情况。
5.根据权利要求3或4所述的方法，其特征在于，在所述监控程序框架中监控所述离合 器(16)的断开。
6.根据权利要求3至5中任一项所述的方法，其特征在于，所述监控程序在两次离合器 动作之间设置有最小的时间间隔。
7.根据权利要求3至6中任一项所述的方法，其特征在于，在所述离合器(16)断开期 间，所述监控程序设置有最大的时间间隔。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，在所述离合器(16)断开期间，所述最大的 时间间隔取决于环境温度。
9.根据权利要求3至8中任一项所述的方法，其特征在于，在所述监控程序框架中监控 压缩机转速。
10.根据权利要求3至9中任一项所述的方法，其特征在于，在所述监控程序框架中监 控离合器转速。
11.根据权利要求3至10中任一项所述的方法，其特征在于，在所述监控程序框架中存 储数据，从而实现故障诊断或统计评估。
12.根据权利要求3至11中任一项所述的方法，其特征在于，当所述系统(10)的组成 部分错误地工作时，在所述监控程序框架中输出报警信号。
全文摘要
本发明涉及一种系统(10)，包括压缩机(12)、控制设备(14)和对应于压缩机(12)的离合器(16)，其中，控制设备(14)适用于断开和接通离合器(16)，从而节省能量。根据本发明提出，控制设备(14)适用于执行监控程序，在该程序框架中离合器(16)被断开或接通，从而避免损害离合器(16)、压缩机(12)和设置在压缩机(12)下游的组件(18，26)。本发明另外涉及一种用于控制系统(10)的方法，该系统包括压缩机(12)、控制设备(14)和对应于压缩机(12)的离合器(16)。
文档编号F16D48/06GK101903674SQ200980101389
公开日2010年12月1日 申请日期2009年1月13日 优先权日2008年1月22日
发明者约尔格·迈拉尔 申请人:克诺尔商用车制动系统有限公司