CN101018697A - 用于调节机动车的压缩空气供给***的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于调节机动车(10)的压缩空气供给***的方法，其中该***包括用于驱动机动车的驱动发动机(1)，该发动机通过传动连接装置(2)驱动空气压缩机(3)或者该发动机可以接通该传动连接装置用于驱动空气压缩机。根据本发明的方法包括如下步骤：在供给状态中，空气压缩机由驱动发动机驱动，并且利用其空气输出侧(3.1)与机动车(10)的压缩空气***(5)连接，使得压缩空气被输送到压缩空气***中；在非供给状态中，不驱动空气压缩机并且/或者空气压缩机不与压缩空气***连接；其中，根据至少一个切换压力值与压缩空气***(5)中压力(25)的比较而设定供给状态或者非供给状态；并且行驶路径(11)的地形被记录，机动车(10)在该行驶路径上移动，其中该地形包括路径轮廓(12)，在预设有行驶目的地时，机动车必须在预设的紧接着的时段内和/或者路径内行驶经过该路径轮廓；根据检测到的地形来确定至少一个切换压力值(20、30)。

Description

用于调节机动车的压缩空气供给***的方法

技术领域

本发明涉及一种用于调节机动车的压缩空气供给***的方法，其中该***包括：驱动发动机，该驱动发动机是机动车驱动发动机，也就是说，该驱动发动机用于驱动机动车前进；还包括空气压缩机，该空气压缩机向机动车的压缩空气***供气；以及尤其包括液力耦合器，该液力耦合器接入到驱动发动机和空气压缩机之间的传动连接装置中。此处液力耦合器可被填满以及排空，从而根据压缩空气***中的压力状态开启和关闭空气压缩机。空气压缩机尤其设计为活塞式空气压缩机。

背景技术

本发明所涉及的空气压缩供给***具有这样的优点：一方面，当由于机动车压缩空气***中的压力水平足够而不需要向机动车压缩空气***供气时，通过“简单地”排空液力耦合器，可以通过在中间接入的该液力耦合器来节省能源地关闭空气压缩机；另一方面，通过将液力耦合器中间接入到驱动发动机和空气压缩机之间而有效地实现了减震，并且可靠地避免了在应用活塞式空气压缩机时，负转矩也就是说由压缩机产生的转矩从活塞式空气压缩机传回到驱动发动机或者连接在驱动发动机上的变速装置上，该转矩可能出现在活塞式空气压缩机的上部死点的区域中。

在这样的压缩空气供给***中，具有多个带有不同边界条件的状态，在这些状态中，压缩空气供给***的不同部件必须恰当地合作，以确保节省能源地并且保护部件地运行。例如不同的边界条件可以是与机动车静止相对的机动车行驶、机动车如上山行驶或者下山行驶时要经过的路径的轮廓、以及机动车的压缩空气供给***中的不同压力状态，例如在最大允许压力以上，在最小允许压力以下及在所谓的释放压力以下，在该释放压力时，机动车刹车***中的弹簧蓄能器被释放，并且在该释放压力以下，机动车不允许行驶。该释放压力由于实施的刹车为“不安全”(fail-safe)而产生，也就是说，在压缩空气设备故障时，制动蹄例如通过弹簧压紧，从而实现刹车。在确定的空气压力以上，制动蹄松开，从而使机动车无法在该压力以下行驶。

在所有已知的用于调节机动车的压缩空气供给***的方法中，(在机动车中，空气压缩机通过驱动发动机驱动)，通常在机动车的每个行驶状态为压缩空气***中的压力设定一个预设的不变的最小压力值和预设的不变的最大压力值。压缩空气***中的压力应该总是在这两个值之间移动，也就是说，当压缩空气***中的压力下降到最小值时，空气压缩机启动，从而向压缩空气***供气，并且，当压缩空气***中的压力由于前述的持续供气而达到预设的最大压力时，结束供气。由于固定地预设两个边界值，可能发生这样的状况，即机动车刚好行驶在陡峭的上坡路时，尽管驱动发动机满功率输出，但是还是导致非常低的机动车速度，同时压缩空气***中的压力由于连接的空气消耗装置而降到最小值之下，从而启动空气压缩机。因为空气压缩机也通过机动车的驱动发动机来驱动，因此，空气压缩机的必要的功率消耗不再提供用于驱动机动车，机动车的速度进一步损失。

另一方面，由于用于开启和关闭空气压缩机的预设的不变的边界值，空气压缩机的功率消耗直到现在没有被针对性地节约能源地使用。

发明内容

本发明的目的在于，提出一种用于调节开头所述的压缩空气供给***的方法，该方法有助于机动车实现节约能源的行驶方式。

根据本发明的目的通过具有权利要求1的特征的方法实现。从属权利要求描述了根据本发明的方法的有利的并且特别是优选的改进方案。

本发明的压缩空气供给***的概念描述了在机动车中设置的***，通过该***，在需要的时候将压缩空气泵送到机动车压缩空气***中。这种泵送通过空气压缩机来实现，该空气压缩机例如设计为活塞式空气压缩机，并且由机动车的驱动发动机来驱动。

例如，可以具有两种不同的切换设置。根据第一个切换设置，空气压缩机一直由机动车的驱动发动机驱动，并且空气压缩机的空气输出侧在需要时与机动车的压缩空气***连接，也就是说，根据确定出的压缩空气***中压力低于某值而判断出必须要进行供气时而实现该连接。空气压缩机向压缩空气***供气的状态在本发明中被称为供给状态。

当根据在压缩空气***中的检测到的压力状况而确定供给应该被终止时，将切换到非供给状态，也就是说，停止利用空气压缩机继续向压缩空气***输送空气。根据第一切换设置，通过中断空气压缩机的空气输出侧和压缩空气***之间的连接而实现该停止，从而使空气压缩机向周围环境输送。

根据在本发明中应用的第二切换设置，当应向压缩空气***中供气时，总是仅仅驱动空气压缩机。根据该第二切换设置，空气输出侧可以但不是必须一直与机动车的压缩空气***连接。空气压缩机的开启和关闭有利地通过液力耦合器实现，该液力耦合器设置在驱动发动机与空气压缩机的传动连接装置中。在液力耦合器被填满时，转矩或者转动功率由驱动发动机传递到空气压缩机，而在液力耦合器中完全排空或者排放到预设的剩余工作介质量时，没有驱动功率传递到空气压缩机上。

根据本发明，根据至少一个切换压力值设定供给状态或者非供给状态，其中，两种状态必然互相排斥。尤其是预设两个切换压力值，也就是第一切换压力值以及第二切换压力值，第一切换压力值也可以被称为下切换压力值，在该下切换压力值时切换到供给状态，第二切换压力值也可以被称为上切换压力值，在该上切换压力值时切换到非供给状态。

压缩空气***中的压力与至少一个切换压力值比较，或者有利地与所有切换压力值比较，并且根据该比较结果设定供给状态或者非供给状态。例如在预设两个切换压力值的情况下，当压缩空气***中的压力达到第一下切换压力值或者低于该值时，切换到供给状态，当压缩空气***中的压力达到第二上切换压力值或者高于该值时，切换到非供给状态。

根据本发明，检测行驶路径的地形，也就是说检测机动车经过的或者将要经过的道路的高低轮廓。可以检测地形以在被读取的存储媒介中提供地形信息，或者可以通过例如应用导航***检测地形，该导航***为本领域技术人员所熟知，并用于将驾驶人员导航到所选择的目的地。

检测到的行驶路径(机动车在该行驶路径上移动)的地形包括路径轮廓，在预设有行驶目的地时，机动车必须在预设的紧接着的时段内和/或预设的紧接着的路程中经过该路径轮廓。也就是说，鉴于机动车在检测到的地形上的当前实际位置而确定机动车在紧接下来的行驶中经过哪种路径。当例如检测到机动车当前处于连续上坡的一半路程时，那么包括在所述地形中的路径轮廓例如也包括该上坡的下一半路程。

根据本发明的一个切换压力值或者多个切换压力值将根据检测到的地形以及特别是根据包括在地形中的所述路径轮廓确定，机动车在其当前位置之后经过该路径轮廓，其中，供给状态或者非供给状态根据一个/多个切换压力值设定。

附图说明

接下来将根据附图以及对附图的描述在实施例的范畴内对本发明进行说明。图中示出：

图1是根据本发明被调节的压缩空气供应***的示意图；

图2是原理示意图，示出机动车在行驶路径上的移动以及为此检测到的该路径的地形；

图3是根据检测到的地形或者路径轮廓确定两个切换压力值的实施例。

具体实施方式

图1示出了机动车的驱动发动机1，该驱动发动机通过使液力耦合器4充满工作介质、尤其是充满发动机循环油路中的油，接入到与空气压缩机3连接的传动连接装置2中。当发动机1驱动空气压缩机3时，也就是说，当根据本发明的方法切换到供给状态时，该空气压缩机通过其空气输出侧3.1向机动车的压缩空气***5供气。

在空气输出侧3.1的输送压缩空气的管路中，即在将空气压缩机3与压缩空气***5空气导通地连接的管路中，装入可开关和/或可调节的节流阀6。根据本发明的方法的有利实施例，当在机动车制动状态下希望有尽可能多的驱动功率从驱动发动机1传递到空气压缩机3时，该节流阀用于通过针对性地对输送气流进行节流(降低)来提高反压力，其中空气压缩机3克服该反压力进行输送。可选地，可以设置截止阀(未示出)来替代节流阀6，该截止阀中断从空气压缩机3进入压缩空气***5的空气流动，并导致反压力的压力持续上升(其中空气压缩机3克服该反压力进行输送)，直到达到空气压缩机3的最大允许压力。在该最大允许压力时，例如过压阀(未示出)开启，并且相应地排放压缩空气。在空气压缩机3的输送侧完全关断时，根据空气压缩机3的泄流侧的存储容量，压力迅速上升，因为该过程可与压力容器的填充相对照。相应地，节流输送的空气流比完全地关断要好，因为尽管有通过节流阀的空气流量，仍可相对于压缩空气***5中的压力提高空气压缩机3的反压力。

当机动车行驶在坡路上或者说下坡时，可以精确地设定反压力的针对性的压力提高，其中空气压缩机3克服该反压力输送。因此，空气压缩机3的消耗功率上升，从而相应降低驱动发动机的输出功率，这导致驱动发动机的制动，并因此减少机动车的调节制动(Stellbremsen)。因为驱动发动机在机动车下坡时处于惯性滑行中，因此可以实现通过空气压缩机附加的消耗功率来克服较高的力矩滑行，并且因此降低该驱动发动机的转速。

图2中示出正在爬坡的机动车10。示出的整个行驶路径的高低轮廓包括在检测到的地形11中。如图所示，路径轮廓12单独包括在地形11中，机动车10根据其当前实际位置在继续行驶时紧接着要经过该路径轮廓。基于该路径轮廓12可以判断出(评估)，预计在有限的随后时段或者有限的随后行驶路径中不会进行持续刹车。在刚达到描绘的路径轮廓12的终点时紧接着就出现下坡路径，机动车在下坡路径上向下行驶，从而预计要持续刹车，并相应确保在压缩空气***5中具有足够的用于刹车的压缩空气。

图3中示出了示意图表，其横坐标示出了机动车行驶路径变化，纵坐标示出了压缩空气***5的压力25、动态且变化设置的切换压力值20、30、不同的压力边界值22到24和32到33、以及切换压力值20、30的边界值范围21、31。同时，横坐标以缩写“s”表示所经过路径，纵坐标以“p”表示压力。此外，在横坐标的下面字母“N”代表正常行驶，也就是说，没有持续的上坡和下坡的行驶路径，“U”代表上坡行驶(Up)，也就是说，预设的最小长度的连续上升，以及“D”代表下坡行驶(Down)，也就是说，预设的最小长度的连续下降。

从横坐标的左侧开始，机动车首先在正常路径上移动，也就是说，在没有持续的上坡或下坡的路径上行驶。例如，通过考虑坡度值的边界值以及路径长度(在该路径长度内未低于坡度值)的边界值，能够确定出持续的上升或者下降，这种持续的上升或者下降使得将相应路径轮廓分类到正常行驶之外(“U”或者“D”)，其中，例如坡度值以正百分比值表明用于上升或者下降的坡度，100％对应于45度的倾斜角。因此，利用相应的边界值可以将每个路径轮廓分类为正常路径(N)、下山路径或者说下坡(D)、以及上山路径或者说上坡(U)。

在图3中示出的图表中，机动车现在首先在正常路径上移动，从而第一切换压力值20设定为压缩空气***5的“通常的”最小压力。该通常的最小压力处于具有下边界值22和上边界值23的预设的第一压力范围21内，并且正好处于下边界值22和上边界值23之间的算术中间值24上。当压缩空气***5中的压力25因为供给一个或者多个空气消耗设备而下降并达到第一切换压力值20时，切换到供给状态，从而空气压缩机3将压缩空气泵送到压缩空气***5中。相应地，如图3中的左侧区域中的曲线所示，在首次达到切换压力值20的点之后，压缩空气***5中的压力25上升。

预设有第二切换压力值30，该第二切换压力值对于当前经过的正常路径而言对应于压缩空气***5的压力25的上边界值。该上边界值可以确定在预设的第二压力范围31之内，其中该第二压力边界值31与第一压力范围21之间当然具有显著的预定间距。压力32此处表示压缩空气***5的“正常”上边界压力，其中，在特殊的行驶状况时(在后面描述)，对于特定的时段允许过高的压力33，即压缩空气***5中的第二压力范围31的上边界值33。

当压缩空气***5中的压力25达到第二切换压力值30时，从供给状态切换到非供给状态，从而由于一个或者多个用户的空气消耗，压缩空气***5中的压力25在切换之后继续下降，直到压力再次达到第一切换压力值20，由此而再次切换到供给状态，等等。

当机动车现在进行爬坡运动，并且根据自动进行的对路径轮廓12的评估(判断)确定出，只要机动车在该路径轮廓12上移动，并预计至少不进行持续的刹车时(持续的刹车必然需要压缩空气***5中的相应的压缩空气储备)，允许压缩空气***5中的压力25降低到减小的最小压力。借此可推迟空气压缩机3的开启，并且因此至少在特定的时段内可避免通过驱动空气压缩机3而附加地对驱动发动机1施加负荷，该负荷的施加将导致机动车10的速度下降，其中，在机动车10进行爬坡运动中，该驱动发动机无论如何都会具有很高的负荷。相应地，第一切换压力值20设定为预设的第一压力范围21的下边界值22，如图3中的区域“U”中的曲线所示。

一旦当压缩空气***5中的压力25达到切换压力值20时(其中该切换压力值被设置得相当低)，空气压缩机3就启动，从而使压缩空气***5中的压力25再次上升。

因为机动车继续爬坡行驶，并且根据对路径轮廓12的评估确定出预计不进行持续的刹车，因此通过将第二切换压力值30设定为第一压力范围21的上边界值23，尽可能减小通过空气压缩机3的驱动对机动车10的驱动发动机1施加的负荷。如图3所示，仅以相对较短的时间驱动空气压缩机3，并且在压缩空气***5中的压力25达到第二切换压力值30之后关闭空气压缩机3，也就是说，切换到非供给状态，由此，压缩空气***5中的压力25再次逐渐地降到第一切换压力值20。

在该上升路径之后，机动车10再次在正常路径上移动，从而第一切换压力值20再次设定为值24，第二切换压力值30再次设定为值32。

最后，机动车10在下坡路径上向下运动(部分“D”)。设定两个切换压力值20和30，使得提高的无磨损制动作用通过空气压缩机3的功率加强的驱动施加到驱动发动机1上。如图3所示，也就是说当机动车在斜坡上向下运动时(参见部分“D”)，第一切换压力值20设定为第二预设压力范围31的下边界值32，而第二切换压力值30设定为第二预设压力范围31的上边界值33。由此，空气压缩机3被相对频繁地驱动，也就是说，一直处于压缩空气***5中压力曲线25上的始于第一切换压力值20直至第二切换压力值30的部分，同时，由于压缩空气***5中占优势的压力25，空气压缩机3克服相对较高的反压力做功，这导致空气压缩机的高消耗功率。

如图示出，反压力还可以直接在空气压缩机3之后(也就是说，在空气压缩机3的空气输出侧3.1)提高，以使得节流阀6被连接到空气管道中。通过该节流作用，反压力(空气压缩机3克服该力做功)相对于在图3中示出的压缩空气***5中的压力25再次提高了预设的差值。

根据本发明的特别有利的实施例，评估特定的行驶数据用于对路径轮廓12进行判断(评估)，其中，该特定的行驶数据是在机动车10以往在同一路径上或者地形相似路径上的行驶中获得并存储的。

Claims (9)

1.一种用于调节机动车(10)的压缩空气供给***的方法，其中，所述***包括用于驱动所述机动车(10)的驱动发动机(1)，所述驱动发动机通过传动连接装置(2)驱动空气压缩机(3)或者所述驱动发动机可接通所述传动连接装置(2)用于驱动所述空气压缩机(3)，包括以下步骤：

1.1在供给状态中，所述空气压缩机(3)由所述驱动发动机(1)驱动，并利用其空气输出侧(3.1)与所述机动车(10)的压缩空气***(5)连接，使得所述空气压缩机将压缩空气供给到所述压缩空气***(5)中；

1.2在非供给状态中，所述空气压缩机(3)未被驱动并且/或者未与所述压缩空气***(5)连接；其中

1.3根据至少一个切换压力值(20、30)与所述压缩空气***(5)中的压力(25)的比较来设定所述供给状态或者所述非供给状态；以及

1.4检测行驶路径(11)的地形，所述机动车(10)在所述行驶路径上移动，其中，所述地形包括路径轮廓(12)，在预设有行驶目的地时，所述机动车(10)必须在预设的紧接着的时段内和/或路程内经过该路径轮廓；

1.5根据检测到的地形确定至少一个所述切换压力值(20、30)。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，

2.1为所述压缩空气***(5)中的最小压力确定第一压力范围(21)，其中，预设的所述第一压力范围(21)具有下边界值(22)和上边界值(23)；以及

2.2当所述机动车(10)爬坡并且自动进行的对所述路径轮廓(12)的评估排除了预计的持续刹车时，所述切换压力值(20)设定为所述下边界值(22)；以及

2.3当所述机动车(10)不进行爬坡并且/或者自动进行的对所述路径轮廓(12)的评估未排除预计的持续刹车时，所述切换压力值(20)设定为所述下边界值(22)之上的一个值，尤其是设定为所述下边界值(22)和所述上边界值(23)之间的算术中间值(24)，其中

2.4当所述压缩空气***(5)的压力(25)低于所述切换压力值(20)时，那么切换到所述供给状态。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，确定所述第二切换压力值(30)，所述第二切换压力值与所述压缩空气***(5)中的压力(25)比较，并且，其中当所述压缩空气***(5)的压力(25)上升到所述第二切换压力值(30)时，切换到所述非供给状态；以及

3.1当所述机动车(10)在爬坡并且自动进行的对所述路径轮廓(12)的评估排除了预计的持续刹车时，所述第二切换压力值(30)设定为所述上边界值(23)；以及

3.2当所述机动车(10)不进行爬坡并且/或者自动进行的对所述路径轮廓(12)的评估未排除预计的持续刹车时，所述第二切换压力值(30)设定在具有下边界值(32)和用于所述压缩空气***(5)中的最大压力的上边界值(33)的预设的压力范围(31)中，或者设定为预设的最大压力值。

4.根据权利要求1到3中任一项所述的方法，其特征在于，

4.1预设有用于所述压缩空气***(5)中最低压力的第二压力范围(31)，该第二压力范围具有下边界值(32)和上边界值(33)，其中，所述上边界值(33)对应于在所述压缩空气***(5)中预设的最大允许压力，并且特别是所述下边界值(32)位于权利要求2中所述的上边界值(23)之上，以及

4.2当所述机动车(10)下坡时，所述切换压力值(20)设定为所述下边界值(32)，以及

4.3当所述压缩空气***(5)中的压力(25)下降到所述切换压力值(20)时，切换到所述供给状态；以及

4.4所述第二切换压力值(30)设定为所述上边界值(33)，以及

4.5当所述压缩空气***(5)中的压力(25)上升到所述第二切换压力值(30)时，切换到所述非供给状态。

5.根据权利要求1到3中任一项所述的方法，其特征在于，当所述机动车(10)下坡时，总是设定为供给状态，并且当所述压缩空气***(5)中的压力超过预设的最大允许压力时，压缩空气从所述压缩空气***(5)中排出。

6.根据权利要求1到5中任一项所述的方法，其特征在于，当所述机动车(10)下坡时，节流阀(6)接入到所述空气输出侧(3.1)的送气管道中，使得所述空气压缩机(3)输送的空气流被节流，并且进而提高反压力，其中所述空气压缩机(3)克服所述反压力输送。

7.根据权利要求1到3中任一项所述的方法，其特征在于，当所述机动车(10)下坡时，所述空气压缩机(3)的空气输出侧(3.1)通过截止阀来关断。

8.根据权利要求1到7中任一项所述的方法，其特征在于，在所述驱动发动机(1)和所述空气压缩机(3)之间的所述传动连接装置(2)中设置有可开关的液力耦合器(4)，为了切换到所述供给状态，所述液力耦合器(4)的工作室由工作介质来填满，而为了切换到所述非供给状态，所述液力耦合器(4)的工作室被完全排空，或者排放到预设的剩余工作介质量。

9.根据权利要求2到8中任一项所述的方法，其特征在于，评估特定的行驶数据，用于对所述路径轮廓(12)进行自动评估，所述特定的行驶数据是在所述机动车(10)以往在同一路径上行驶或者地形相似的路径上行驶时被检测和存储的。

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