CN109563927B - 用于机动车的自动变速器的液压系统 - Google Patents

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Abstract

一种用于机动车的自动变速器的液压系统，该液压系统具有高压回路(H)，在高压回路中布置有蓄压器(25)、至少一个离合器(K1、K2)以及挡位调节器(G1至G4)和至少一个液压泵(53)，可通过电子控制单元(39)操控该液压泵，其中，蓄压器(25)可通过至少一个液压线路(32)与液压调节缸(22)相连接，其中，蓄压器(25)可通过至少一个液压线路(32)与液压调节缸(22)相连接，在液压调节缸之前连接有可由控制单元(39)操控的控制阀(38)，通过控制阀可调节在液压调节缸(22)上存在的液压压力，控制阀(38)可被调节到两个通流位置(D1、D2)，以便活塞(33)在相应的液压调节缸(22)中在相反的活塞行程中被调节相反的活塞调节位移(s1、s2)以及活塞速度
Figure DDA0001967014460000011
其中，每个活塞行程都与液压系统中的液压流体排出(V1、V2)相关联。根据本发明，控制单元(39)具有诊断模块(79)，通过诊断模块执行输送体积流量诊断，在输送体积流量诊断时，评估单元(114)确定实际输送体积流量(Vist)，并且将实际输送体积流量与理论输送体积流量(Vsoll)比较。在存在明显的偏差时，诊断模块识别到故障情况，该故障情况可被存储在输送体积流量故障存储器(117)中。

Description

用于机动车的自动变速器的液压系统
技术领域
本发明涉及一种用于机动车的自动变速器、尤其是双离合变速器的液压系统以及用于对这种液压系统中的零部件进行诊断的方法。
背景技术
在双离合变速器中借助于两个子变速器在无牵引力中断的情况下实现全自动的换挡。力矩的传递通过两个离合器中的一个实现，其使两个子变速器与驱动器连接。离合器以及用于挂挡的挡位调节器通过液压缸操纵，其可液压地通过液压系统来操控。
文献DE 10 2014 003 083 A1公开了这种类型的液压系统，其具有蓄压器以用于在液压系统中提供蓄存压力。在从蓄压器通向离合器液压缸的离合器线路中布置有可由电子控制单元操控的控制阀，利用该控制阀可调节在离合器液压缸处存在的液压压力。优选地为控制单元分配有压力传感器(DE 10 2013 003 894 A1)，利用该压力传感器可获取在离合器液压缸处存在的液压压力。此外，液压系统具有增压式液压泵，其在增压过程中将液压流体输送到液压系统中，以便提高蓄存压力。
如以上所述，在识别到蓄压器增压需求时，液压系统的电子控制单元控制液压泵，以使之具有增压转速，以提高在液压系统中的蓄存压力，即增压。液压泵的转速可调节，即，通过匹配实际耗电调节到(提高或降低到)预设的理论转速。为此，液压泵的电机可具有转速测量装置以及耗电测量装置，其与电子控制单元共同形成调节回路。
然而，对于没有为液压泵分配自己的体积测量器的情况，在泵增压运行中，对于实际由液压输送的实际输送体积流量不能做出可靠的结论，由此，在液压泵功能性故障时损害了液压系统的运行安全性。
发明内容
本发明的目的在于提供一种液压系统，其可在降低传感器方面的成本的情况下确保液压系统的运行安全性。
该目的通过一种用于机动车的自动变速器的液压系统及用于对这种液压系统中的零部件进行诊断的方法实现，该液压系统具有高压回路，在高压回路中布置有蓄压器、至少一个离合器以及挡位调节器和至少一个液压泵，能通过电子控制单元操控该液压泵，其中，蓄压器能通过至少一个液压线路与液压调节缸相连接，在液压调节缸上游连接有能由控制单元操控的控制阀，通过控制阀可调节在液压调节缸处存在的液压压力，该控制阀能被调节到两个通流位置，以使活塞在相反的活塞行程中通过相反的活塞调节位移以及活塞速度在液压调节缸中移动，其中，每个活塞行程都与液压系统中的液压流体排出相关联。
根据本发明的一个方面，控制单元具有诊断模块，通过诊断模块可在没有附加的体积测量器的情况下执行输送体积流量诊断。在输送体积流量诊断时，在诊断时段中操控液压泵以一转速增压运行。同时，操控液压系统中的液压调节缸的控制阀进入通流位置中的一个中。诊断模块的评估单元根据在增压运行中调节的活塞速度确定实际输送体积流量，并且将实际输送体积流量与理论输送体积流量比较。在存在明显的偏差时，诊断模块识别到故障情况，该故障情况可被存储在输送体积流量故障存储器中。
控制阀可被调节到两个通流位置，以便活塞在相反的活塞行程中在相应的液压调节缸中以相反的活塞调节位移以及活塞速度移动。每个活塞行程都与液压系统中的液压流体排出(即排量)相关联。
当已知液压调节缸的内部几何结构时，可以简单的方式计算每次活塞行程被排出的排量。因此，从相应活塞行程中的活塞速度中可获得从液压系统中排出的排量，在预定的框架条件下，该排量可推出液压泵的输送体积流量。在传感器方面，可简单地例如借助于稍后描述的位置传感器确定上述的活塞速度，位置传感器获取液压调节缸的活塞行程。
本发明基于的事实是，在液压系统中，不仅挡位调节器而且离合器具有离合器液压缸和挡位调节器液压缸，其分别可通过相关联的可用作用于输送体积流量诊断的控制阀的离合器阀或挡位调节阀操控。在简单的技术实施方案中，用于输送体积流量诊断的液压调节缸可以是挡位调节器液压缸，在挡位调节器液压缸上游连接有挡位调节阀作为控制阀，利用挡位调节阀可调节在挡位调节器液压缸处存在的液压压力。
为了在确定输送体积流量时避免测量不准确，重要的是，使在高压回路中在液压线路中存在的蓄存压力保持恒定。以这种方式保证，在诊断期间不会将泵输送功率用于在高压回路中产生附加的蓄存压力。在测量方面尤其有利的是，在诊断时段期间的蓄存压力处于环境压力的水平，即，无压力地切换高压回路。在传感器方面适宜的是，布置在离合器线路中的压力传感器用于在输送体积流量诊断期间获取实际蓄存压力。在这种情况下，压力传感器监控，在诊断时段期间高压回路具有恒定的蓄存压力，确切地说优选地保持无压力。
为了以简单的方式使在高压回路中的蓄存压力下降到环境压力，优选的是，在诊断时段开始之前完全排空蓄压器。优选地，在减压时段中将实际蓄存压力减小到环境压力，减压时段在时间上处于实际的诊断时段之前。在减压时段中，停用液压泵。同时，通过操控液压调节缸的控制阀操纵液压调节缸(即挡位调节器液压缸)，直至由于由泄漏引起的液压流体排出和由于由操纵引起的液压流体排出而在液压系统中达到环境压力。
以运行安全的方式，可借助于位置传感器确定在高压回路中存在的环境压力。对于尽管相应(可信地)操控了控制阀但是位置传感器不再能探测到活塞行程位移的情况，控制单元识别出，在高压回路中存在环境压力。
为了在诊断时段期间获得尽可能准确测量结果，优选的是，获取多个活塞行程的活塞速度，即，优选在液压泵的不同的检查转速下。评估单元可由多个获取的数据求出活塞转速平均值，从该平均值中可计算出液压泵的实际输送体积流量。
本发明的在上文阐述的和/或在从属权利要求中描述的有利的设计方案和/或改进方案可单独使用或以彼此任意的组合使用，除非例如存在明显的相关性或不兼容的替代方案。
附图说明
下面借助附图进一步阐述本发明及其有利的设计方案与改进方案以及它们的优点。其中：
图1示出了用于机动车的双离合变速器的框图，其具有七个前进挡以及一个倒车挡；
图2a和图2b以框图示出了双离合变速器的液压系统，以及粗略地示意性地示出了蓄压器的构造；
图3以框图示出了在诊断模块中的用于蓄压器诊断和离合器线路诊断的程序模块；并且
图4示出了说明蓄压器诊断和离合器线路诊断的简图；
图5以框图示出了在诊断模块中的挡位调节线路诊断所需的程序模块；
图6示出了说明挡位调节线路诊断的简图；
图7以框图示出了在诊断模块中的蓄存量诊断所需的程序模块；
图8示出了说明蓄存量诊断的简图；
图9以框图示出了在诊断模块中的转换时刻诊断所需的程序模块；
图10以框图示出了在诊断模块中的阀开度诊断所需的程序模块；
图11示出了说明在转换时刻诊断期间和在阀开度诊断期间的时间曲线的简图；
图12以框图示出了在诊断模块中的安全阀诊断所需的程序模块；
图13示出了说明在安全阀诊断期间重要参数的时间曲线的简图；
图14以框图示出了在诊断模块中的输送体积流量诊断所需的程序模块；
图15示出了说明在输送体积流量诊断期间的时间曲线的简图；以及
图16示出了分析单元，在该分析单元中能读取在故障存储器中产生的故障信号。
具体实施方式
在图1中以原理图示出了用于全轮驱动的机动车的双离合变速器。双离合变速器具有七个前进挡(参见被框住的数字1至7)以及一个倒车挡RW。下文中仅在理解本发明所必须的程度上说明双离合变速器。因此，双离合变速器具有两个输入轴12、14，它们彼此同轴地布置并且可通过两个可液压操纵的多片式离合器K1、K2交替地与动力源、例如内燃机连接。输入轴14实施为空心轴，构造为实心轴的输入轴12在该空心轴中延伸。两个输入轴12、14通过前进挡以及倒车挡的齿轮组传动到轴向平行地布置的输出轴16和构造为空心轴的中间轴18。前进挡1至7的齿轮组相应具有固定齿轮和可通过液压操纵的挡位调节器切换的浮动齿轮。挡位调节器例如可为双同步接合装置，其可相应地从非作用位置对两个相邻的浮动齿轮进行切换。
在图2a中以极其简化的框图示出了双离合变速器的液压系统。借助于液压系统操纵离合器K1、K2的以及挡位调节器的液压缸22、23。根据图2a，液压系统具有高压回路H以及低压回路N。在高压回路H中，在其中进行切换的离合器K1、K2以及挡位调节器的液压缸22、23可通过蓄压器25加载蓄存压力pS，其可为例如30bar的量级。为此，与蓄压器25联接的主管路27通过离合器线路30、31通向离合器液压缸23，并且通过挡位调节线路32通向挡位调节器液压缸22。在挡位调节线路和离合器线路30、31、32中相应布置有离合器阀或挡位调节阀35、38。离合器阀或挡位调节阀35、38可以未示出的方式通过中央控制单元39操控。此外，控制单元39与压力传感器34信号连接。压力传感器34相应获取在第一离合器K1和第二离合器K2处存在的液压压力。
液压系统还具有增压泵53，其在输入侧与油池55连接。为了为蓄压器25增压，增压泵53可由控制单元39通过电机57来操控。此外，增压泵53与冷却泵59一起布置在共同的驱动轴60上，该驱动轴由电机57驱动。冷却泵59在输出侧与通向分配阀63的低压管路61连接。依赖于分配阀63的位置，在存在冷却需求时，液压流体可被回引至第一离合器K1和/或第二离合器K2，并且接着被回引到油池55中。
在图2a中，高压回路H的主管路27在分支部位65处分到旁通管路67中，其与低压回路N的低压管路61连接。在分支部位65下游布置有稍后说明的止回阀69。此外，在旁通管路67中集成有蓄存器增压阀71。蓄存器增压阀71可根据在高压回路H中的蓄存压力pS的大小，而被移动到图2a所示的增压状态L和冷却状态K。
在高压回路H中的蓄存压力pS用作控制压力，利用它可在没有附加的外部能量的情况下、即自动地对蓄存器增压阀71进行调节。在此，蓄存器增压阀71如此设计，即，只要在高压回路H中的蓄存压力pS例如低于下限阈值，例如25bar，便使蓄存器增压阀移动到增压状态L中。此外，只要蓄存压力pS超过上阈值pmax，例如28bar，便使蓄存器增压阀71自动移动到其冷却状态K中。
在行驶运行中，通过操纵离合器K1、K2以及挡位调节器G1至G4出现压力损失。此外，由于高压回路H中的基础泄露、即由于阀缝隙等等而出现其他的压力损失。由此蓄存压力pS在行驶运行期间降低。对于蓄存压力pS低于下限阈值pmin的情况(即，存在蓄压器增压需求)，使蓄存器增压阀71自动移动到其增压状态L(图2)。在识别到蓄压器增压需求时，控制单元39操控电机57，使之具有增压理论转速。由此增压式液压泵53可为蓄压器25增压。在这种增压运行中，增压式液压泵53在大的泵负荷的情况下做功，并且因此以相应大的实际耗电Imax做功(图11)。如果蓄存压力pS超过上阈值pmax(图11)，即，不再存在蓄压器增压需求，则蓄存器增压阀71自动移动到其冷却状态K中。在冷却状态K中，增压式液压泵53通过此时打开的旁通管路67将液压油输送到低压回路N中。同时高压回路H通过止回阀69耐压地被封闭。相应地，增压式液压泵53不再以高的泵负荷做功，而是以降低的泵负荷以及相应减小的实际耗电Imin做功(图11)。
如上所述，在识别到蓄压器增压需求时，控制单元39控制电机57，以使之具有增压理论转速。为了识别出这种蓄压器增压需求，根据本发明取消了在高压回路H中的压力传感器或在蓄存器增压阀71中的状态传感器。代替地，控制单元39具有评估单元。评估单元与集成在马达操控部中的获取电机57的实际耗电Iist的电流测量装置75和获取电机57的实际转速nist的转速传感器77信号连接。
在图2b中可看出蓄压器25的基本构造以及工作原理。据此，蓄压器25为活塞缸单元，其具有与液压管路27、31、32连接的油腔26和被施加预载的压力活塞27。预载在此例如通过在压力活塞27处存在的气压实现。替代地，预载也可以通过弹簧实现。在完全排空油腔26时，压力活塞27(在图2b中以虚线表示)被预载力FV压靠在蓄压器25的止挡部29上。换言之，在填充过程中，为了克服预载力FV而存在大于与预载力FV相关的预载压力pV的液压压力。
在图2b中示出了在部分填充状态中的蓄压器25，在其中在压力活塞27处存在具有蓄存压力的液压油以建立预载力FV。在完全排空的状态中，没有借助于蓄压器25对液压管路27、31加载压力。相反，在液压管路27、31、32中存在环境压力pU。自动变速器的准备运行状态是所有液压管路27、31、32被液压油填充并且在液压管路27、31、32中存在比预载压力pV大的液压压力，特别是比预载压力大一预定的压力差，由此不会在切断增压泵53后就立即由于基础泄露而又损失准备运行状态。
在图2a中，控制单元39具有诊断模块79，利用它可检查增压情形，亦即尤其可检查：在蓄压器21中的实际的预载压力pV是否与在说明书中给出的(即，结构上预定的)基准预载压力pVRef一致。在图3中概略地绘出了为此所需的程序模块。因此，诊断模块79具有评估单元80，利用它可对在特性曲线族83中存储的依赖于温度的预载压力pVRef与稍后说明的实际蓄存压力pS(tV)(图4)进行比较。在稍后说明的预载压力时刻tV由压力传感器34获取实际蓄存压力pS(tV)。在诊断运行期间，在离合器线路30、31中的一个中的离合器阀35持续地打开，而在另一离合器线路中的离合器阀35关闭。
在蓄压器功能完好的情况下，在预载压力时刻tV获取的实际蓄存压力pS(tV)与基准预载压力pVRef一致。而在显著的预载压力偏差的情况下，评估单元80发现预载压力故障，其存储在预载压力故障存储器81(图3)中。如果发现蓄压器25正常，则借助于诊断模块79的另一评估单元82(图4)执行稍后说明的离合器线路诊断。
下面借助图3和图4阐述蓄压器诊断(即，预载压力诊断)和离合器线路诊断：因此，为了准备蓄压器诊断，将蓄压器25的油腔26完全排空，并且将液压系统中的实际蓄存压力pS(t)降低到环境压力pU，使得在诊断开始时刻tS(图4)能开始蓄压器诊断。之前说明的诊断启动条件通过操纵离合器K1、K2和挡位调节器G1至G4的液压缸22、23实现，如在图4的上面的调节位移简图中说明的那样。因此，液压缸22、23通过为相应的离合器或挡位调节阀35、38通电来间歇地操控，直至由于与液压缸操纵相关的液压流体排出而使得由压力传感器34获取的蓄存压力pS降低到环境压力pU。这种环境压力pU的存在可通过压力传感器34获取。替代于此，可通过在液压缸22、23中的位置传感器93确定相应的液压缸22、23是否还经过了调节位移s(图4)。如果不是，则推断出在液压系统中存在环境压力pU。
紧邻时刻tS(图4)开始诊断增压运行，在其中操控液压增压泵53，使之具有恒定的增压转速nL(图4，下方的图)。示例性地，首先借助于布置在第一离合器线路31中的压力传感器34获取实际蓄存压力曲线pS(t)，如其在图4中的中间的简图中描述的那样。因此，蓄存压力pS一直提高直至预载压力时刻tV，在该预载压力时刻，由压力传感器34获取的实际蓄存压力pS(tV)已经达到蓄压器预载压力pV。
如上所述，在蓄压器功能无故障的情况下，在预载压力时刻tV获取的实际蓄存压力pS(tV)(在考虑到温度相关性的情况下)与基准预载压力pVRef相同。在预载压力时刻tV获取的实际蓄存压力pS(tV)与基准预载压力pVRef之间有明显偏差时，评估单元80判定预载压力故障。在接下来的诊断增压运行中，在预载压力时刻tV之后，填充蓄压器25的油腔26，特别是使压力活塞27移动。
如图4中间的图所示，在诊断增压运行中实际蓄存压力曲线pS(t)以较陡的压力梯度
Figure GDA0002497785810000091
上升，直至达到蓄压器25中的预载压力pV(即，直至预载压力时刻tV)。而在接下来的过程中(即，在预载压力时刻tV之后)，实际蓄存压力曲线pS(t)仅仅以较缓的压力梯度
Figure GDA0002497785810000092
上升。表征蓄压器25的增压曲线以如下方式被用于确定预载压力时刻t2：因此评估单元80获取实际蓄存压力曲线pS(t)的压力梯度
Figure GDA0002497785810000093
在获取到在压力梯度
Figure GDA0002497785810000094
和
Figure GDA0002497785810000095
之间的显著的梯度变化时，评估单元80识别到预载压力时刻tV。
如果在上述的预载压力诊断中没有识别到预载压力故障，紧接着直接进行离合器线路诊断：为此简单地继续在蓄压器诊断期间进行的诊断增压运行，直至压力传感器34达到上阈值pmax(图4中间的图)。在图4中间的图中，上阈值pmax比蓄压器25的预载压力pV高一压力差Δp。在诊断增压运行结束之后，第二评估单元82对实际蓄存压力曲线pS(t)的压力梯度
Figure GDA0002497785810000097
与基准压力梯度
Figure GDA0002497785810000096
进行比较，该基准压力梯度与温度相关地存储在诊断模块79中的特性曲线族84(图3)中。评估单元82基于比较确定：在实际蓄存压力曲线pS(t)中是存在无故障的压力下降、还是有故障的由泄露引起的压力下降。
应当指出的是，离合器线路诊断仅在如下条件下进行：评估单元80判定不存在预载压力故障。在蓄压器25中无故障性的情况下，有故障的泄露可明确指向离合器线路31。在蓄压器诊断时以及在离合器线路诊断时，布置在连接管路37中的压力调节阀36关闭，该连接管路37使主管路27与挡位调节线路32连接。
为了确定在预载压力诊断/离合器线路诊断中得到的结果的可信度，可双重地执行上文借助第一离合器线路31说明的诊断运行，特别是在第一子诊断A的范围中借助于布置在第一离合器线路31中的压力传感器34并且使在第二离合器线路32中的离合器阀35关闭。接着，可在第二子诊断B的范围中执行上述的诊断运行，特别是利用布置在第二离合器线路30中的压力传感器34并且使在第一离合器线路31中的离合器阀35关闭。
在第一子诊断A和第二子诊断B中存在相同的故障时，诊断模块79可识别出蓄压器故障，以及以很大的概率排除离合器线路故障。在存在不同的故障结果时，诊断模块79可识别出在两个离合器线路30、31之一中的泄露故障。
在图5中以粗略简化的框图示出了诊断模块79的挡位调节线路诊断所需的程序模块。挡位调节线路诊断作为后续诊断在时间上紧接在离合器线路诊断(图3)之后来执行，特别是在离合器线路诊断中识别到至少一个离合器线路30、31具有无故障的泄露的条件下。归为无故障的离合器线路30、31(下文中被称为基准离合器线路)的压力传感器34被用于借助图5和图6说明的挡位调节线路诊断。
如图5所示，诊断模块79具有第三评估单元85，在该第三评估单元的信号输入部处存在由压力传感器34获取的实际蓄存压力pS(t)和实际蓄存压力梯度
Figure GDA0002497785810000103
借助于评估单元85单独检查每个挡位调节线路32的泄露情形。必要时，将获取的泄露故障存储在故障存储器87中。
下面借助图5和图6说明挡位调节线路诊断：因此，诊断模块79首先打开布置在基准离合器线路30中的离合器阀35，以获取实际蓄存压力曲线pS(t)。此外，将在液压系统的连接管路37中的压力调节阀36打开，以便在布置于基准离合器线路30中的压力传感器34与挡位调节线路32之间建立压力连接。接着通过激活增压式液压泵53进行诊断增压运行。在诊断增压运行中，将实际蓄存压力pS(t)提高至上阈值pmax(图6)，直至结束时刻taus。在诊断增压运行结束之后，即，在结束时刻taus(图6)，压力传感器34在测量时段ΔtM期间获取蓄存压力曲线pS(t)的压力梯度
Figure GDA0002497785810000101
评估单元85比较压力梯度
Figure GDA0002497785810000102
与基准压力梯度pRef，并且评估在蓄存压力曲线pS(t)中是存在无故障的压力下降、还是有故障的压力下降(即，挡位调节器泄露)。
如图2a所示，布置在挡位调节线路32中的每个挡位调节阀35都能被调节到一个关断阀位S和两个通流阀位D1、D2。在需检查的挡位调节线路32中，针对每个通流阀位D1和D2单独进行挡位调节线路诊断。即，在每个挡位调节线路32中，在挡位调节阀38的第一通流阀位D1中以及在挡位调节阀38的第二通流阀位D2中执行挡位调节线路诊断。而在其余的挡位调节线路32中的挡位调节阀38保持切换到关断阀位S中，以便在诊断需检查的挡位调节线路32时提高测量精度。因此，在测量时段ΔtM中由压力传感器34获取的压力梯度
Figure GDA0002497785810000111
描述了在基准离合器线路30中以及在需检查的挡位调节线路32中的共同的减压，该需检查的挡位调节线路的挡位调节阀38切换到两个通流阀位D1、D2之一。
基准压力梯度pRef从特性曲线族数据库、例如已经在图3中示出的特性曲线族数据库83中读取。在这种情况下，可读取的基准压力梯度pRef相应于基准离合器线路30的无故障的基础泄露。在评估单元85中不仅获取压力梯度pK+G，而且附加地获取绝对压力值，即，在测量时段ΔtM的开始时刻tStart的实际蓄存压力pS(tStart)以及在测量结束时刻tEnd的实际蓄存压力pS(tEnd)。在这种情况下，如果满足如下条件：第一，在开始时刻和结束时刻tStart、tEnd之间存在足够大的蓄存压力差，并且第二，压力梯度
Figure GDA0002497785810000113
相应于基准压力梯度
Figure GDA0002497785810000112
则评估单元85识别到无故障的挡位调节线路32。
在图7中以粗略简化的框图示出了诊断模块79的蓄存量诊断所需的程序模块。蓄存量诊断作为后续诊断在时间上紧接在挡位调节线路诊断(图5和图6)之后执行，特别是在如下条件下执行：在挡位调节线路诊断中挡位调节器G1至G4的至少一个挡位调节线路32识别为无故障的，并且因此可作为基准挡位调节线路用于蓄存量诊断。
如图7所示，诊断模块79具有评估单元89，其在比较模块97中对在蓄存量诊断中确定的液压流体排出VE与基准蓄存量Vref进行比较。在存在明显的偏差时，识别到蓄存量故障，并且将其存储在故障存储器91中。基准蓄存量Vref可从数据库的蓄存量特性曲线族中读出，在其中与温度相关地存储基准值。
如图7另外可知，评估单元89与布置于基准挡位调节线路32中的挡位调节器液压缸22的位置传感器93信号连接。在蓄存量诊断期间，操控在基准挡位调节线路32中的挡位调节阀38，其中，位置传感器93获取挡位调节器液压缸22的调节位移Δs。其在调节位移积分器95中求积分以得到总调节位移sges。总调节位移sges在转换模块96中被换算成总排量VS。将在蓄存量诊断期间流出的液压流体泄露体积VL叠加到总排量VS上。由此得到的液压流体排出VE被传给上述的比较模块97。
蓄存量诊断以如下方式来执行：首先在诊断增压运行中使蓄压器25被液压流体完全填充。诊断增压运行是盲增压过程，其在确定的时间t中进行。接着，自开始时刻tstart(其在图8中与关断时刻taus一致)起，在诊断时段ΔtD中间歇地操纵基准液压缸22，直至由于从液压系统的泄露体积VL和排量VS而导致在液压系统中存在环境压力pU。环境压力pU不是通过压力传感器测量，而是间接在诊断模块79中识别出来，特别是在诊断时段ΔtD的结束时刻tend(图8)，在该时刻，尽管基准控制阀35处于通流阀位D1、D2，位置传感器93不再获取调节位移Δs。
在蓄压器体积诊断期间，为作为基准离合器线路的离合器线路30、31之一以及通向基准液压缸22的基准挡位调节线路32加载存在于液压系统中的蓄存压力pS。而其他挡位调节线路32以及其他离合器线路的液压缸22与蓄存压力pS脱耦。
泄露体积VL的确定可基于在之前的诊断中获取的在离合器线路30处以及在基准挡位调节器22处的压力梯度来进行(例如根据图5和图6的挡位调节线路诊断的压力梯度
Figure GDA0002497785810000121
)。在评估单元89中，使压力梯度
Figure GDA0002497785810000122
与诊断时段ΔtD相乘。如此获得的压力差ΔpL在转换器98中转换成泄露体积VL。
在图9中以粗略简化的框图示出了诊断模块79的在蓄存器增压阀71处的转换点诊断所需的程序模块。转换时刻诊断作为后续诊断在时间上紧接在蓄存量诊断(图7和图8)之后执行，特别是在如下的条件下执行：在蓄存量诊断中识别到蓄压器25的可信的蓄存量。
如图9所示，诊断模块79具有评估单元105，利用它在转换时刻诊断的范围中检查第一转换时刻tU1和第二转换时刻tU2是否可信，在第一转换时刻，蓄存器增压阀71自动从其增压状态L切换到其非增压状态K，以及在第二转换时刻，蓄存器增压阀71自动从其非增压状态K切换到其增压状态中。为此，评估单元105确定，在第一转换时刻tU1实际蓄存压力pS(t)是否位于上压力阈值pmax的范围中。此外，评估单元105确定，在第二转换时刻tU2，实际蓄存压力pS(t)是否位于下压力阈值pmin的范围中。
为了获取两个转换时刻tU1和tU2，利用电机57的电流测量装置75。电流测量装置75获取电机57的实际耗电I(t)。在此，控制单元39将从高耗电Imax至低耗电Imin的变换时刻确定为第一转换时刻tU1。将从低耗电Imin至高耗电Imax的变换时刻确定为第二转换时刻tU2。
为了获取实际蓄存压力pS(t)，利用离合器线路压力传感器34。其测量范围Δpmess(图11)在图11中之外，即，低于压力阈值pmax和pmin。因此，不能在两个转换时刻tU1、tU2直接获取实际蓄存压力pS，这是因为实际蓄存压力在这两个转换时刻位于测量范围Δpmess之外。
在图9中通过估算来确定在转换时刻tU1和tU2的实际蓄存压力pS(t)，特别是借助于插值模块107估算。在插值模块107中，基于测得的仍在压力传感器测量范围(Δpmess)内的在蓄存压力曲线中的压力值pa(ta)和pb(tb)估算一时间窗Δtsoll。在无故障的蓄存器增压阀运行中，第一转换时刻tU1位于该时间窗Δtsoll内。在图9和图11中，时间窗Δtsoll由两个时刻t1和t2界定。在后续的比较模块108中确定第一转换时刻tU1是位于时间窗Δtsoll内、还是位于时间窗Δtsoll外。如果第一转换时刻tU1位于该时间窗Δtsoll外，则识别到故障情况并且将其存储在故障存储器109中。
在图9中，在程序模块中示出了仅仅一个子诊断，在其中检查第一转换时刻tU1是否位于时间窗Δtsoll中。评估单元105以相同的方式检查第二转换时刻tU2是否位于估算的时间窗中。
在图10中以粗略简化的框图示出了诊断模块79的阀开度诊断所需的程序模块。阀开度诊断作为后续诊断在时间上直接在转换时刻诊断(图9)之后执行，特别是在如下的条件下执行：在转换时刻诊断中已经识别到增压蓄存器阀71的至少一个可信的转换时刻tU1。
在图10中，诊断模块79具有评估单元99，其在阀开度诊断时确定在下压力阈值pmin与上压力阈值pmax之间的实际阀开度Δpist。评估单元99的比较模块101比较实际阀开度Δpist与理论阀开度ΔpRef。在存在显著的偏差时，识别到故障情况并且将其存储在故障存储器103中。
为了确定实际阀开度Δpist，评估单元99确定诊断时段ΔtD。诊断时段ΔtD以第一转换时刻tU1开始，并且以后续的第二转换时刻tU2结束。在上文限定的诊断时段ΔtD内，诊断模块79激活基准液压缸22，其根据图11在诊断时段ΔtD期间被持久地、亦即间歇性地来回移动。通过操纵基准液压缸22并且基于系统固有的液压系统泄露，在诊断时段ΔtD期间实现蓄存压力下降ΔpE，其相应于实际阀开度Δpist。
蓄存压力下降ΔpE、即实际阀开度Δpist的确定借助于在图10中示出的程序模块进行：因此，通过位置传感器93，在诊断时段ΔtD期间的活塞调节位移Δs在积分器94中积分得到总调节位移sges。由此在转换模块95中算出与挡位调节器操纵相关的减压ΔpB。与挡位调节器操纵相关的减压ΔpB在求和元件中与由泄露引起的减压ΔpL相加，由此得到在诊断时段ΔtD期间的蓄存压力下降ΔpE。基准液压缸22的由泄露引起的减压ΔpL已经在之前的诊断中被确定。
如图2a所示，在两个离合器线路30、31上游连接有可由电子控制单元39操控的安全阀28。安全阀28可被操纵到关闭位置与通流位置。在关闭位置中，这两个离合器线路30、31与蓄压器25压力脱耦。在通流位置中，可为两个离合器线路30、31加载蓄存压力pS。如果控制单元39在离合器线路30、31中的至少一个中获取到离合器阀35的功能性故障，可出于安全性原因使安全阀28移动到其关闭位置。在正常的行驶运行中，安全阀28持久地处在其通流位置中。
在图12中以简化的框图示出了诊断模块79的安全阀诊断所需的程序模块。安全阀诊断可独立于其他诊断步骤来执行。在安全阀诊断中，安全阀28在诊断开始时刻tStart(图13)从通流位置切换到关闭位置中，由此调节在安全阀28下游的实际压降Δpist。诊断模块79具有评估单元111，其比较实际压降Δpist与理论压降Δpsoll。在存在显著的偏差时，识别到故障情况并且将其存储在安全故障存储器113中。
为了获取实际压降Δpist，可利用上述的离合器压力传感器34。
下面借助图12和图13阐述安全阀诊断的执行：为了无瑕疵的测量精度，操控液压泵53以使之具有恒定转速nprüf，以便在高压回路H中保证足够大的蓄存压力pS，其根据图13在上压力阈值pmax和下压力阈值pmin之间运动。基准离合器线路30或31的离合器阀35比上述的开始时刻tStart早时间偏移量Δt地调整到其通流位置中，以便在离合器阀35和离合器液压缸23之间的压力传感器34可获取到实际压降Δpist。在时间偏移量Δt期间，没有将实际存在于离合器液压缸22处的液压压力从压力传感器34读取给评估单元111(图12)，而是读取测量范围Δpmess的上限压力。
在诊断开始时刻tStart，将安全阀28从其通流位置D切换到其关闭位置S。由此引起的减压pist被压力传感器34获取到，并且在评估单元111中与理论压降相比较。
在图14中以粗略简化的框图示出了诊断模块79的输送体积流量诊断所需的程序模块。输送体积流量诊断作为后续诊断在时间上紧接在蓄存量诊断(图7和图8)之后执行，特别是在如下的条件下执行：在蓄存量诊断中识别到蓄压器25的可信的蓄存量。
如图14所示，为了诊断而利用挡位调节器液压缸22，其通过挡位调节器32与压力传感器25连接。在挡位调节器液压缸22前连接有挡位调节阀38，其可由控制单元39操控，以便调节存在于挡位调节器液压缸22处的液压压力。挡位调节阀38可被移动到两个通流位置D1、D2，以便活塞33在相反的活塞行程中以活塞速度
Figure GDA0002497785810000151
在示出的调节位移s1、s2上、在液压调节缸22中移动。在图14中，活塞33将液压缸分成活塞杆侧的工作腔以及与之背离的工作腔，所述两者通过液压控制管路41与挡位调节阀38连接。借助于挡位调节器液压缸22的活塞杆43可操纵未示出的挡位调节器G1。在这种挡位调节器操纵中，电子控制单元39以已知的方式控制挡位调节阀38以使之处于通流位置D1、D2之一，以便实现活塞杆运动。活塞行程与来自液压系统的液压流体排出V1、V2(排量)相关联。基于挡位调节器液压缸22的已知的内部几何结构已知相应的排量V1、V2。此外设置有位置传感器93，利用它可获取在相应的活塞行程中的活塞速度
Figure GDA0002497785810000161
Figure GDA0002497785810000162
下面借助图14和图15说明输送体积流量诊断：因此，首先在减压时段ΔtR(图15)中首先停用液压泵53，并且同时通过电子控制单元39间歇性地操控挡位调节阀38，如在图15的中间的调节位移图中示出的那样。在减压时段ΔtR中，通过操控挡位调节阀38使挡位调节器液压缸22来回运动，直至由于由泄露引起的液压流体排出和由于由操纵引起的液压流体排出(即，排量V1、V2)，蓄存压力pS(t)降至环境压力pU。在这种状态下，蓄压器25完全排空。紧接着实现诊断时段ΔtD的开始(tstart)。在诊断时段ΔtD中进行液压泵53的增压运行，在其中操控液压泵，使之具有不同的检查转速n1和n2。同时，对控制阀35在其通流位置D1、D2之间间歇性地进行调整。这引起活塞33在挡位调节器液压缸22中在相反的活塞行程中以活塞速度
Figure GDA0002497785810000163
在活塞调节位移s1、s2上在挡位调节器液压缸22中来回移动。
位置传感器93获取每个活塞行程的单独的调节位移s1、s2以及每个活塞行程的活塞速度
Figure GDA0002497785810000164
此外，获取在诊断时段ΔtD期间的活塞行程数量a(图14)。这些数据被传导给转换模块115的信号输入部，在其中基于获取的活塞行程的数量a算出平均活塞速度
Figure GDA0002497785810000165
基于平均活塞速度
Figure GDA0002497785810000166
在转换模块115中算出实际输送体积流量Vist。在信号技术上后置的评估单元113中比较实际输送体积流量Vist与理论输送体积流量Vsoll，特别是在考虑到在诊断时段ΔtD期间的相应的检查转速n1和n2的情况下进行比较。如果在评估单元113中得出显著的偏差，则识别到故障情况，其被存储在故障存储器117中。
如图16所示，所有的故障存储器81、83、87、91、103、109、117与分析单元120信号连接，可在分析单元中读取在故障存储器中产生的故障信号。在分析单元120中存储有评价矩阵，在其中对来自故障存储器81、83、87、91、103、109、117的故障信号进行汇总。
考虑到全面的液压系统诊断，分析单元120借助评价矩阵组合评价所有故障信号。因此，在分析单元120中最终将故障信号与无争议的、即无缺陷的功能诊断做出比较，由此实现安装在液压系统中的零部件的合格评估。在不拆卸液压系统并且没有外部检查设备/测量技术的情况下实现所述评价。这样，通过在安装(在车辆中)的状态下进行检查可在无拆卸成本的情况下缩短维护修理时间、可靠地检测出缺陷构件、减少重复维护、而且不使用分析-试验台设施。

Claims (12)

1.一种用于机动车的自动变速器的液压系统，该液压系统具有高压回路(H)，在高压回路中布置有蓄压器(25)、至少一个离合器(K1、K2)以及挡位调节器(G1至G4)和至少一个液压泵(53)，能通过电子控制单元(39)操控该液压泵，其中，蓄压器(25)能通过至少一个液压线路(32)与液压调节缸(22)相连接，在液压调节缸上游连接有能由控制单元(39)操控的控制阀(38)，通过控制阀可调节在液压调节缸(22)处存在的液压压力，该控制阀(38)能被调节到两个通流位置(D1、D2)，以使活塞(33)在相反的活塞行程中通过相反的活塞调节位移(s1、s2)以及活塞速度
Figure FDA0002660330850000011
在液压调节缸(22)中移动，其中，每个活塞行程都与液压系统中的液压流体排出(V1、V2)相关联，其特征在于，控制单元(39)具有诊断模块(79)，通过该诊断模块执行输送体积流量诊断，在输送体积流量诊断时，评估单元(114)确定实际输送体积流量(Vist)，并且将实际输送体积流量与理论输送体积流量(Vsoll)比较；在存在明显的偏差时，诊断模块识别到故障情况，该故障情况能被存储在输送体积流量故障存储器(117)中，其中，在诊断时段(ΔtD)开始(tstart)之前完全排空蓄压器，由此将实际蓄存压力(ps)降低到环境压力(pU)。
2.根据权利要求1所述的液压系统，其特征在于，为了确定实际输送体积流量(Vist)，诊断模块(79)在诊断时段(ΔtD)中操控液压泵(53)以至少一个转速(n1、n2)增压运行，以及操控控制阀(38)进入通流位置(D1、D2)中的一个中，评估单元(114)根据在增压运行中设定的活塞速度
Figure FDA0002660330850000012
确定实际输送体积流量(Vist)，并且将实际输送体积流量与理论输送体积流量(Vsoll)相比较。
3.根据权利要求2所述的液压系统，其特征在于，用于输送体积流量诊断的液压调节缸(22)是挡位调节器液压缸，在挡位调节器液压缸上游连接有挡位调节阀作为控制阀(38)。
4.根据权利要求1、2或3所述的液压系统，其特征在于，在诊断时段(ΔtD)之内将在高压回路(H)中在液压线路(32)中存在的蓄存压力(ps)保持恒定，以确保在泵增压运行时不会附加地将泵输送功率用于在高压回路(H)中产生蓄存压力(ps)的升压。
5.根据权利要求4所述的液压系统，其特征在于，在诊断时段(ΔtD)期间将蓄存压力(ps)保持在环境压力(pU)的水平，即，高压回路(H)无压力。
6.根据权利要求1或2所述的液压系统，其特征在于，蓄压器(25)能通过至少一个离合器线路(30、31)与离合器(K1、K2)的离合器液压缸(23)连接，通过蓄压器能调节在离合器液压缸(23)处存在的液压压力，以及为控制单元(39)分配压力传感器(34)，通过该压力传感器可获取在离合器液压缸(23)处存在的液压压力。
7.根据权利要求6所述的液压系统，其特征在于，在输送体积流量诊断期间，布置在离合器线路(30、31)中的压力传感器(34)用于获取实际蓄存压力(ps)。
8.根据权利要求1所述的液压系统，其特征在于，所述自动变速器是双离合变速器。
9.根据权利要求1所述的液压系统，其特征在于，在减压时段(ΔtR)中将实际蓄存压力(ps)减小到环境压力(pU)，在减压时段中，停用液压泵(53)，以及通过操控液压调节缸的离合器阀(35)操纵液压调节缸(22)，直至由于由泄漏引起的液压流体排出和由于由操纵引起的液压流体排出(V1、V2)而达到环境压力(pU)。
10.根据权利要求9所述的液压系统，其特征在于，借助于位置传感器(93)确定在高压回路(H)中存在环境压力(pU)，亦即对于尽管操控了离合器阀(35)但是位置传感器(93)不再获取到活塞行程位移(s1、s2)的情况。
11.根据权利要求1或2所述的液压系统，其特征在于，为了在诊断时段(ΔtD)期间避免测量不准确，获取多个活塞行程的活塞速度
Figure FDA0002660330850000021
评估单元(113)由所述多个活塞速度求出活塞速度平均值
Figure FDA0002660330850000022
从该平均值计算出实际输送体积流量(Vist)。
12.一种用于对根据上述权利要求中任一项所述的液压系统中的零部件的进行诊断的方法。
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