專利名稱：檢測車輛電子壓縮空氣系統(tǒng)中壓縮空氣消耗回路中的缺陷或故障的方法和裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種檢測車輛電子壓縮空氣系統(tǒng)中壓縮空氣消耗回路中的缺陷或故障的方法和裝置。
現(xiàn)有多回路保護閥，可將能量源分成數(shù)個互相獨立的消耗回路，即使當回路發(fā)生故障、如管道破裂時，仍能在完好的回路中保持最低的壓力。當腳制動回路因故障而使損失的空氣量大于壓縮機所能補充的量時，腳制動回路中的壓力會下降，直到達到閥門的關(guān)閉壓力時為止。盡管故障回路中的壓力在繼續(xù)下降，但在完好的回路中仍保持著關(guān)閉壓力。當故障回路中的壓力繼續(xù)下降時，可用壓縮機對仍然完好的回路進行充氣，直到達到故障回路的打開壓力時為止。這樣就建立了一個動態(tài)平衡，雖然此時空氣通過故障處仍在損失，但所輸送的壓縮空氣還可供應仍完好的回路(以及二級消耗回路)。現(xiàn)有多回路保護閥的一個缺點是，制動系統(tǒng)中的最大壓力與有缺陷的回路在破裂時的打開壓力相等。另一個缺點是，壓力立刻下降到缺陷回路的關(guān)閉壓力。尤其突出的缺點是由于對缺陷回路的檢測和關(guān)閉是在相對較晚的階段，所以在發(fā)生回路故障時能量損失相對較大。
因此本發(fā)明的目的是提供一種方法和上述類型的裝置，從而在較早的階段檢測到壓縮空氣消耗回路的缺陷或故障。
關(guān)于該方法，通過根據(jù)權(quán)利要求1的本發(fā)明可實現(xiàn)這一目標。用于實施該方法的裝置在權(quán)利要求8中有所闡述。
本發(fā)明優(yōu)點和有利的改進在所附的權(quán)利要求中有所說明。
根據(jù)本發(fā)明可得到較大的優(yōu)點是，可在較早的階段檢測到壓縮空氣消耗回路的缺陷或故障，從而可將壓縮空氣消耗回路故障時的能量損失控制在最小程度。總的來說，可大大提高車輛的安全性。
下面將在附圖的基礎(chǔ)上對本發(fā)明進行更加詳細的說明，在這些附圖中示出了一個實際的例子，其中


圖1示出了所發(fā)明的裝置(壓縮空氣系統(tǒng))的方框圖；圖2和3示出了更詳細地解釋檢測一消耗回路中的缺陷或故障的圖表。
在附圖中，壓力流體管用實線來表示，電氣線路用虛線來表示。
如圖所示，一具有壓縮空氣供應部分4和消耗部分6的壓縮空氣系統(tǒng)2。壓縮空氣供應部分4包括一壓縮機7、一壓縮機控制裝置8和一空氣干燥部分10。
消耗部分6上設(shè)有壓縮空氣分配管14、多個具有恢復彈簧的電動閥門16、18、20、22、24(較佳地為電磁閥)以及多個消耗回路26、28、30、32、34、36、38，這些消耗回路經(jīng)電磁閥獲得壓縮空氣。
一壓縮空氣供應管40從壓縮機7通過一過濾器42、一空氣干燥器44和一止回閥46而通到分配管14，分配管14有通向諸電磁閥的諸支管48、50、52、54、56。壓縮空氣管58、60、62、64、66從諸電磁閥通向消耗回路。管子62設(shè)有分支管62’和62”，它們通向回路30和32，在管子62”中置有止回閥68。在供應管52中串聯(lián)有一限壓器70。通向電磁閥22的管子54在限壓器70的下游形成分支。管子64有分支管64’和64”，它們通向回路34和36。
壓力傳感器72、74、76、78、80、82監(jiān)測諸消耗回路和分配管14中的壓力，并將各個壓力作為壓力信號傳給控制諸電磁閥的電子控制單元84。
消耗回路26、28可為例如腳制動回路。消耗回路30可為掛車制動回路，在該情況中，通常兩根管子一根供應管和一根通向掛車制動管。消耗回路32可為帶有彈簧式儲能器的手制動回路。消耗回路34和36可為二級消耗回路，比如駕駛室懸架、門控制器等，換句話說，即所有與制動回路無關(guān)的組件。消耗回路38可為一高壓回路。
腳制動回路26、28設(shè)置有符合歐洲標準(EU Directive)98/12的壓縮空氣儲存容器90、92。
本發(fā)明的壓縮空氣系統(tǒng)可省去回路30、32、34、36、尤其是空氣懸掛回路38中的壓縮空氣存儲容器。例如，只要腳制動回路26和28的制動功能或制動動作不被削弱，即可允許由腳制動回路(回路26和28)向其它消耗回路進行供氣。
通過一管子40’，壓縮機7由壓縮機控制器8機械(氣動)控制。壓縮機控制器8包括一額定寬度較小的電磁閥94，該電磁閥可由電子控制單元84切換。如圖所示，在斷電的正常狀態(tài)下通向大氣，此時壓縮機7啟動。如要關(guān)閉壓縮機7，例如當所有的消耗回路中都充滿壓縮空氣時，控制單元84便切換電磁閥94的位置，使可壓力驅(qū)動的壓縮機通過管子40’而關(guān)閉。如果將電磁閥94切換到斷電狀態(tài)，例如當一消耗回路需要壓縮空氣時，再次將電磁閥94切換到圖中所示的正常狀態(tài)，由此，管子40’打開，壓縮機7重又啟動。
空氣干燥部分10包括一具有較小額定寬度的電磁閥100，該電磁閥的進口102與分配管14連通，其出口104與氣動控制的截流閥106相連，該截流閥與壓縮機7的供應管40連通，用作空氣干燥器的排氣口。
當將電磁閥100切換到連通狀態(tài)時，壓縮機7不再向消耗回路供氣，而是通過閥門106向大氣排氣。與此同時，干燥空氣則由分配管14(與腳制動回路的存儲容器90、92連接)經(jīng)電磁閥100、節(jié)流閥108和止回閥110流經(jīng)空氣干燥器44，使其干燥劑再生，然后空氣再經(jīng)過濾器42和閥門106排入大氣。
標號112表示一過壓閥。
電磁閥16、18、20、22、24由控制單元84控制，消耗回路26到34的電磁閥16到22處于在斷電的正常狀態(tài)下打開，而高壓回路的電磁閥24處于在斷電的正常狀態(tài)下關(guān)閉。也可使用諸導向控制換向電磁閥?；芈分械膲毫τ蓧毫鞲衅?2、74、76、78、80直接在電磁閥處監(jiān)測。
如當一個消耗回路、例如回路30(掛車制動回路)中的壓力下降時，腳制動回路26和28會供應壓縮空氣，限壓器70會將二級消耗回路30到36中的壓力調(diào)整到比腳制動回路中的壓力(例如10.5bar)更低的水平，例如8.5bar(見以下內(nèi)容)。高壓回路38中的壓力通常高于其它的消耗回路，例如為12.5bar。
將在圖2和3的基礎(chǔ)上對本發(fā)明的方法進行更詳細的解釋。
如上所述，消耗回路26到38中的壓力可由壓力傳感器72到80測量；然而，在圖1所示的這些壓力傳感器的位置上，這樣的壓力傳感器并不能直接測量各個消耗回路中的壓力，而是在通往消耗回路的壓力供應管56到66的進口處，或者換句話說，在各個相關(guān)聯(lián)的電磁閥16到24的出口處進行測量。
因此，只有在壓力相等的狀態(tài)下，由壓力傳感器72到80所記錄的壓力才與各個相關(guān)的消耗回路26到38相等；否則，當由于回路中的壓縮空氣消耗而通過壓力管48到66正在進行再增壓時、以及補充空氣流過壓力管時，它們是不等的。沿壓力管產(chǎn)生動態(tài)壓力差，該動態(tài)壓力差使回路中的壓力低于在電磁閥處所測得的壓力，當消耗回路發(fā)生故障(例如，因管道破裂)時該壓力差顯得最大，換而言之，因破裂之故，在壓力供應管58到64靠近回路的部分存在大氣壓，在壓力傳感器檢測點測得的連接管14的壓力因電磁管的壓力下降而下降。
由于在發(fā)生這樣的破裂時，空氣流量很大(高達5000升/分鐘)，氣動連接的壓力室也在排氣，這意味著，例如連接管14中的壓力也在急劇下降。
在此強力排氣的情況下，單靠壓力傳感器72到80自身測量的壓力值很難重建可對故障壓縮空氣回路進行確切檢測的可靠的整體狀態(tài)。
根據(jù)本發(fā)明，可通過確定在瞬時關(guān)閉排氣時排氣流量對回路的影響來檢測有缺陷的壓縮空氣消耗回路。當有缺陷的回路中壓力連續(xù)下降時，此時所有其它回路中既檢測不到影響也沒有發(fā)生壓力上升，這是因為，作為沒有通過缺陷回路的排氣的結(jié)果，可以通過充入壓縮空氣存儲容器中的空氣來使壓力再次上升。如在圖2中示意性地示出。
在由于缺陷或制動動作而使壓力下降(見圖2中的線A)并下降到諸如點P的壓力極限值以下，或者負壓力梯度(壓力下降比時間)下降到一極限值以下的消耗回路中，它們通常打開的電磁閥或所有這樣的閥門同時由電子控制單元84關(guān)閉，且在關(guān)閉后的壓力變化由控制單元跟蹤。如果關(guān)閉后壓力仍繼續(xù)下降(如線B所示)，這表示的確存在缺陷，例如由于管子裂開或破損，這由電子控制單元84根據(jù)壓力傳感器的壓力信號而檢測到。然后，控制單元將與故障消耗回路相關(guān)聯(lián)的電磁閥關(guān)閉，即將故障回路整個關(guān)閉，從而使完好的回路繼續(xù)正常工作，不受故障回路的影響。
如在一沒有壓縮空氣存儲容器的完好回路中，被關(guān)閉的回路中的壓力在關(guān)閉瞬時點P(線C)之后沒有改變，或者在具有壓縮空氣存儲容器的一完好回路中，壓力甚至上升到比瞬時點P處更高的點上(線D)，雖然在一開始時仍會發(fā)生壓力波動E，這仍表示這是一個完好回路。在此情況下，控制單元84不進行測量。
壓力低于極限值也可能是由空氣懸掛系統(tǒng)中的動態(tài)壓力波動或消耗回路中的其它動態(tài)壓力激增過壓或動態(tài)壓力變化所引起的，即使實際上沒有故障，控制單元84也會將這種情況解釋為故障情況。為了保證在這種情況下不將被錯誤確定為故障回路的消耗回路關(guān)閉，根據(jù)本發(fā)明的一個有利的改進，是以說是脈沖的方式連續(xù)施加數(shù)次瞬時關(guān)閉，在每次瞬時關(guān)閉之后是一短暫的觀察時間，比如0.4秒。只有在進行了數(shù)次脈沖式關(guān)閉之后壓力仍下降時才會將對應的消耗回路最終關(guān)閉。此后將對最終關(guān)閉的消耗回路繼續(xù)進行監(jiān)測，以確定其是否的確沒有故障或不再有故障。
現(xiàn)在在圖3的基礎(chǔ)詳細解釋對制動回路26中的故障的檢測。
如圖3所示，在瞬時點120處，制動回路26因管道破損而發(fā)生故障，壓力傳感器72所測量到的壓力值急速下降；結(jié)果，如前所述，在氣動連通的制動回路28(見圖3中的曲線74)，和連接管14中的壓力(沒有在圖3中示出)也急劇下降。連接管14中的壓力下降所引起的結(jié)果是使開啟壓縮機的電磁閥94在瞬時點121處啟動。現(xiàn)已檢測到回路26中的壓力下降，在瞬時點122處將例如為0.2秒的試驗脈沖傳送給電磁閥16的控制入口，并在這一時間間段中將電磁閥關(guān)閉；由于壓力降低得比回路28中的更大而首先懷疑在電磁閥16處有管道破損，因此確定電磁閥16。
這一關(guān)閉的結(jié)果是未受影響的制動回路28中壓力傳感器74處的壓力瞬時上升，當故障回路26阻礙了排氣后，壓縮空氣存儲容器92可再次向完好的回路28提供空氣。然而，對于故障回路26，由于由完好回路的再增壓被阻礙，在閥門關(guān)閉的過程中壓力傳感器72處壓力下降更快。在試驗脈沖的過程中，回路30、36的壓力傳感器76、78處的壓力沒有變化；在整個排氣操作過程中，因限壓器70保證諸壓力傳感器會與分配管14脫離聯(lián)結(jié)，因此這些回路中的壓力在任何情況下都基本不發(fā)生變化。只有回路26在試驗脈沖存在期間中壓力下降得非常快，由此加強了對該回路發(fā)生故障的懷疑。為了確定這個結(jié)論是否正確，可以脈沖的方式將閥門16關(guān)閉數(shù)次來重復這一試驗；在實際的例子中，在瞬時點123處進行了第二次也是最后一次這樣的試驗?；芈?6中的壓力再次快速下降，最終確定回路26是故障回路，此后將其永久關(guān)閉。
為了向完好的制動回路26再次供應空氣，在瞬時點124處將高壓回路38的電磁閥24切換到打開狀態(tài)，以便向完好的回路28以及，如果必要的話，向氣動連通也是完好的回路30和36快速充氣。為了確保充氣以所希望的方式進行，高壓回路38設(shè)有一壓縮空氣存儲容器(未示出)。在這個快速充氣過程中，高壓回路中的壓力下降可在壓力傳感器80處檢得，如瞬時點124處的下降所示。在完成再充氣后，從瞬時點125處開始將回路28關(guān)閉一段時間。此時間內(nèi)，由運行中的壓縮機對高壓回路進行再充氣。在完成了這一再充氣后(未在圖3中示出)，重新設(shè)置電磁閥94和18的控制信號。
除了以上述方法將壓力快速下降、懷疑有故障的回路的電磁閥進行試驗性關(guān)閉以外，還可以將數(shù)個或所有的電磁閥關(guān)閉；這樣就可以得到類似的壓力變化，特別是每一個這種類型的關(guān)閉都能阻止通過連接管14向故障回路進行再增壓。
除了壓力，還有可能監(jiān)測其它的狀態(tài)變量，比如壓縮空氣消耗回路的空氣流量、空氣質(zhì)量和能量。
權(quán)利要求
1.一種檢測車輛壓縮空氣系統(tǒng)中壓縮空氣消耗回路中的缺陷或故障的方法，其中對通向壓縮空氣消耗回路的諸管道中的壓力進行連續(xù)監(jiān)測和評估，其特征在于，具有以下步驟將至少一個壓縮空氣消耗回路瞬時關(guān)閉；在至少一個壓縮空氣消耗回路關(guān)閉的過程中測量狀態(tài)變量(壓力、空氣流量、空氣質(zhì)量、能量)的值和/或確定狀態(tài)變量的梯度；將這些值和/或梯度與各自的一極限值比較；在關(guān)閉階段和/或關(guān)閉階段以后，當狀態(tài)變量的值和/或狀態(tài)變量的梯度下降到極限值以下時，確定一壓縮空氣消耗回路為有缺陷或有故障。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，將確定為有缺陷或有故障的空氣消耗回路最終或永久關(guān)閉。
3.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，連續(xù)數(shù)次進行瞬時關(guān)閉(脈沖式關(guān)閉)。
4.如權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，在短暫關(guān)閉階段，對狀態(tài)變量的所測量的值的和/或所確定的梯度的變化進行跟蹤，以及，將狀態(tài)變量的值或梯度即使在預定數(shù)量的短暫關(guān)閉之后仍在各個極限值以下的諸壓縮空氣消耗回路最終或永久關(guān)閉。
5.如以上權(quán)利要求中的一項所述的方法，其特征在于，在將故障壓縮空氣消耗回路或諸故障壓縮空氣消耗回路最終或永久關(guān)閉之后，對完好的諸壓縮空氣回路進行再充氣。
6.如權(quán)利要求2、3或4所述的方法，其特征在于，在將諸故障壓縮空氣消耗回路最終關(guān)閉之后，再次取消對諸完好的壓縮空氣消耗回路的關(guān)閉。
7.如權(quán)利要求1、3或4所述的方法，其特征在于，極限值與在各個壓縮空氣消耗回路中所要調(diào)節(jié)的狀態(tài)變量相對應。
8.一種檢測壓縮空氣系統(tǒng)中壓縮空氣消耗回路中的缺陷或故障的裝置，該壓縮空氣系統(tǒng)具有一設(shè)有一壓縮機的壓縮空氣供應部分和一設(shè)有多個壓縮空氣消耗回路的消耗部分，這些壓縮空氣消耗回路通過諸電動閥得到壓縮空氣的供應，其中諸壓縮空氣消耗回路中的壓力由諸傳感器監(jiān)測，這些傳感器的電信號由一控制諸電動閥的電子控制單元評估，其特征在于，壓縮空氣消耗回路(26、28、30、32、34、36)的電動閥(16、18、20、22)中的至少一個可由控制單元(84)瞬時切換到關(guān)閉狀態(tài)，以檢測一壓縮空氣消耗回路中的缺陷或故障，其中控制單元將狀態(tài)變量(壓力、空氣流量、空氣質(zhì)量、能量)的測定值和/或所確定的狀態(tài)變量的梯度與一極限值比較，并將狀態(tài)變量的值和/或梯度在極限值以下的壓縮空氣回路確定為有缺陷或故障壓縮空氣消耗回路。
9.如權(quán)利要求8所述的裝置，其特征在于，控制單元(84)將與被確定為有缺陷或故障的壓縮空氣消耗回路相聯(lián)系的電動的電磁閥置于關(guān)閉狀態(tài)，而將其它壓縮空氣消耗回路的電動的電磁閥重新切換到打開的正常位置。
10.如權(quán)利要求8所述的裝置，其特征在于，控制單元(84)將壓縮空氣消耗回路(26、28、30、32、34、36)的至少一個電動閥(16、18、20、22)連續(xù)數(shù)次短暫地切換到關(guān)閉位置。
11.如權(quán)利要求10所述的裝置，其特征在于，控制單元(84)在關(guān)閉階段的過程中確定狀態(tài)變量的值和/或梯度，并且在完成預定數(shù)量的關(guān)閉階段后將狀態(tài)變量的值或梯度在各個極限值以下的諸壓縮空氣消耗回路確定為有缺陷或故障的回路，并將它們最終或永久關(guān)閉。
12.如權(quán)利要求11所述的裝置，其特征在于，控制單元(84)將諸完好的壓縮空氣消耗回路的諸電動閥再次切換到打開的斷電正常狀態(tài)下。
13.如權(quán)利要求11或12所述的裝置，其特征在于，在將諸電動閥切換到打開的正常狀態(tài)后，對完好的諸壓縮空氣回路進行再充氣。
14.如權(quán)利要求8或10所述的裝置，其特征在于，極限值與在各個壓縮空氣消耗回路中所要調(diào)節(jié)的狀態(tài)變量相對應。
15.如權(quán)利要求8到14中的一項所述的裝置，其特征在于，諸電動閥為電磁閥。
全文摘要
為了檢測車輛壓縮空氣系統(tǒng)中壓縮空氣消耗回路中的缺陷或故障，在壓縮空氣消耗回路(26到38)中測量壓力，并在一電子控制單元(84)中評估該壓力，該控制單元將壓縮空氣消耗回路短暫關(guān)閉、在關(guān)閉時間中測量壓力值和/或確定壓力梯度，并將壓力值和/或確定的壓力梯度與各自的一極限值比較，如果結(jié)果在極限值以下，確定故障回路并將確認為有故障的回路最終關(guān)閉。
文檔編號F15B19/00GK1826252SQ200480021221
公開日2006年8月30日 申請日期2004年7月12日 優(yōu)先權(quán)日2003年7月28日
發(fā)明者C·戴特來福, H·戴克梅耶, F-D·利普爾特, J·萊因哈荻特, B·斯特利卡 申請人:威伯科有限合伙公司