DE102004002492B4

DE102004002492B4 - Betriebsdatenerfassung zur Bewertung der thermischen Bauteilbelastung von Kraftfahrzeugkomponenten

Info

Publication number: DE102004002492B4
Application number: DE102004002492.8A
Authority: DE
Inventors: Joachim Ehleiter
Original assignee: Voith Turbo GmbH and Co KG
Current assignee: Voith Patent GmbH
Priority date: 2004-01-17
Filing date: 2004-01-17
Publication date: 2015-10-29
Anticipated expiration: 2024-01-18
Also published as: DE102004002492A1

Abstract

Betriebsdatenerfassungsverfahren zur Bewertung der thermischen Bauteilbelastung von Kraftfahrzeugkomponenten mit den folgenden Schritten: 1.1 die Temperatur einer Kraftfahrzeugkomponente und/oder eines Betriebsmediums wird erfasst; 1.2 nach jedem Beginn (10) eines Temperaturanstiegs wird die Aufheizspanne (ΔTH) bis zum Ende (20) des Temperaturanstiegs erfasst; 1.3 nach jedem Beginn (30) eines Temperaturabfalls wird die Abkühlspanne (ΔTK) bis zum Ende (40) des Temperaturabfalls erfasst; 1.4 die erfassten Aufheizspannen (ΔTH) und Abkühlspannen (ΔTK) werden gespeichert und zur Bewertung der thermischen Bauteilbelastung von Kraftfahrzeugkomponenten zur Verfügung gestellt.

Description

Die Erfindung betrifft ein Betriebsdatenerfassungsverfahren zur Bewertung der thermischen Bauteilbelastung von Kraftfahrzeugkomponenten und ein Getriebesteuergerät hierfür. Kenntnisse über das Aufheiz- und Abkühlverfahren von Kraftfahrzeugkomponenten, beispielsweise eines Getriebes, helfen bei der Bewertung der Bauteilbelastung. Bisher bekannte Verfahren erfassen zwar teilweise die mittlere Temperaturbelastung einer Komponente und bewerten mittels dieser erfassten Daten die Bauteilbelastung. Eine solche Bewertung ist jedoch nicht ausreichend aussagekräftig, da die mittlere Temperaturbelastung mitunter nicht die maßgebliche Größe für eine Bauteilbelastung ist.
Zum Stand der Technik wird auf die folgenden Druckschriften verwiesen:
EP 1 017 930 B1
DE 101 23 652 A1
US 5 319 963 A
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und Getriebesteuergerät zur Betriebsdatenerfassung zur Bewertung der thermischen Bauteilbelastung zur Verfügung zu stellen, welches gegenüber dem Stand der Technik weiterentwickelt ist und besonders aussagekräftige Ergebnisse liefert.
Die erfindungsgemäße Aufgabe wird durch ein Betriebsdatenerfassungsverfahren mit den Schritten des Anspruchs 1 gelöst. Ferner wird die Aufgabe durch ein erfindungsgemäßes Getriebesteuergerät mit den Merkmalen des Anspruchs 12 gelöst. Die Unteransprüche beschreiben besonders vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung.
Der Erfinder hat erkannt, dass für die Bewertung der Bauteilbelastung nicht die mittlere Temperaturbelastung, sondern die Häufigkeit der Temperaturwechsel und die Spannen der Aufheizung bzw. des Abkühlens maßgeblich sind. Dementsprechend sieht das erfindungsgemäße Verfahren die Erfassung der Temperatur einer Kraftfahrzeugkomponente und/oder eines Betriebsmediums vor. Das Betriebsmedium kann beispielsweise ein Getriebeöl sein.
Nach jedem Beginn eines Temperaturanstiegs wird die folgende Aufheizspanne bis zum Ende des Temperaturanstiegs erfasst, und nach jedem Beginn eines Temperaturabfalls wird die folgende Abkühlspanne bis zum Ende des Temperaturabfalls erfasst. Die erfassten Aufheizspannen und Abkühlspannen werden gespeichert und zur Bewertung der thermischen Bauteilbelastung von Kraftfahrzeugkomponenten zur Verfügung gestellt.
Unter Aufheizspanne ist dabei der Temperaturunterschied zwischen dem jeweils erfassten zugehörigen lokalen Temperaturminimum zu Beginn der Aufheizspanne und dem zugehörigen lokalen Maximum am Ende der Aufheizspanne zu verstehen. Entsprechend ist unter Abkühlspanne der Temperaturunterschied zwischen dem zugehörigen lokalen Maximum zu Beginn der Abkühlspanne und dem zugehörigen lokalen Minimum am Ende der Abkühlspanne zu verstehen.
Um nicht eine übermäßige Vielzahl von sehr kleinen lokalen Aufheizspannen und Abkühlspannen zu erfassen, wird vorteilhaft der Beginn und das Ende einer Aufheizspanne beziehungsweise der Beginn und das Ende einer Abkühlspanne wie nachfolgend erläutert festgelegt:
Ein Beginn einer Aufheizspanne, welche erfasst werden sollte, liegt genau dann vor, wenn eine Temperaturerhöhung, ausgehend von dem lokalen Minimum, welches den Beginn darstellt, um mindestens ein vorgegebenes Ausmaß erfolgt. Gleichzeitig ist das Ende der Aufheizspanne dann gegeben, wenn nach Erreichen des lokalen Maximums, welches das Ende der Aufheizspanne darstellt, ein Temperaturabfall um mindestens ein vorgegebenes Ausmaß erfolgt.
Entsprechend wird der Beginn und das Ende einer Abkühlspanne definiert. Der Beginn einer Abkühlspanne ist dann gegeben, wenn nach Erreichen des lokalen Maximums, welches den Beginn der Abkühlspanne darstellt, ein Temperaturabfall von mindestens einem vorgegebenen Ausmaß erfolgt. Das Ende der Abkühlspanne ist dann gegeben, wenn nach dem Erreichen eines lokalen Temperaturminimums, welches das Ende der Abkühlspanne darstellt, ein Temperaturanstieg um mindestens ein vorgegebenes Ausmaß erfolgt ist.
Die vorgegebenen Ausmaße beziehungsweise Minimalwerte, welche zur Entscheidung herangezogen werden, ob ein Beginn oder ein Ende einer zu erfassenden Aufheiz- beziehungsweise Abkühlspanne vorliegt, entsprechen vorteilhaft der Intervallgröße von Intervallen, in welche der Temperaturbereich, innerhalb dessen eine Aufheizung oder Abkühlung physikalisch überhaupt stattfinden kann oder erfasst werden soll, unterteilt ist.
Die einzelnen erfassten Aufheizspannen und Abkühlspannen werden vorteilhaft klassifiziert, das heißt, es wird eine Vielzahl von Klassen entsprechend vorgegebenen Aufheiz- und Abkühlspannen vorgesehen, in welche die erfassten Aufheiz- beziehungsweise Abkühlspannen eingeteilt werden. Innerhalb der einzelnen Klassen wird somit die Auftretenshäufigkeit der jeweiligen Aufheizspanne beziehungsweise Abkühlspanne gespeichert.
Die Erfassung beziehungsweise die Speicherung der erfassten Aufheizspannen können auf einen wesentlichen Temperaturbereich beschränkt sein, welcher oberhalb eines vorgegebenen Grenzwertes liegt. Selbstverständlich ist es auch möglich, einen entsprechenden Temperaturbereich durch einen oberen Grenzwert zu beschränken. Bei Vorsehen eines solchen Grenzwertes werden dann nur Temperaturverläufe erfasst, die zumindest teilweise den vorgegebenen Grenzwert überschreiten beziehungsweise im Falle eines minimalen Grenzwertes wenigstens teilweise im Bereich oberhalb dieses Grenzwertes stattfinden.
Gemäß einer besonderen Ausführung der Erfindung wird die Temperatur eines Getriebeöls eines Kraftfahrzeugs erfasst, und die Speicherung der Aufheizspannen und der Abkühlspannen erfolgt permanent in dem Getriebesteuergerät. Insbesondere erfolgt die Speicherung durch die beschriebene Klassifizierung der Aufheiz- beziehungsweise Abkühlspannen.
Das erfindungsgemäße Getriebesteuergerät ist derart eingerichtet, dass es ein erfindungsgemäßes Verfahren ausführt. Dazu umfasst es vorteilhaft mindestens einen Datenspeicher, in welchem die erfassten Aufheiz- und Abkühlspannen beziehungsweise die Auftretenshäufigkeit der entsprechenden Temperaturspannen in einzelnen Klassen gespeichert ist.
Das erfindungsgemäße Verfahren wird vorteilhaft onboard im Getriebesteuergerät ausgeführt, d. h. ohne zusätzliche Datenlogger oder ähnliches. Sowohl die Erfassung als auch die Kumulation der Daten erfolgt vorteilhaft direkt im Getriebesteuergerät.
Die Erfindung soll nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert werden.
Es zeigen:
1 beispielhaft den erfassten Temperaturverlauf eines Getriebeöls und die erfassten Aufheiz- beziehungsweise Abkühlspannen;
2 ein Beispiel für eine Klassifizierung der erfassten Aufheiz- beziehungsweise Abkühlspannen.
Gemäß der 1 erfolgt eine Speicherung beziehungsweise Klassifizierung der Aufheiz- und Abkühlspannen des Getriebeöls oberhalb der vorgegebenen Betriebstemperatur. Die Klassifizierung beginnt beim Überschreiten der Temperaturschwelle von 100°C. In diesem Fall wird der Temperaturwert verfolgt. Ein Maximum ist gemäß der Definition dann erreicht, wenn bei einer nachfolgenden Abkühlung der zuletzt ermittelte Temperaturmaximalwert um 10°C (10 K) unterschritten wurde. Steigt beispielsweise der Wert auf 105°C an und sinkt danach auf < 95°C ab, so erfolgt eine Inkrementierung des Feldes beziehungsweise der Klasse „von < 100°C nach 100–110°C” und der Klasse „von 100 bis 110°C nach < 100°C”.
Zur Bewertung, ob eine zu erfassende Temperaturspanne vorliegt, können das letzte Maximum und das letzte Minimum verwendet werden, wobei beide Werte durch Bestimmung der aktuellen Temperatur im Bedarfsfall nachgeführt werden.
Erfassung einer relevanten Aufheizung
Wird der letzte Minimalwert um mindestens den Wert 10 K überschritten und danach der nachgeführte Maximalwert um 10 K unterschritten, so erfolgt eine Inkrementierung des Feldes beziehungsweise der Klasse „von (letzter Minimalwert) nach (letzter Maximalwert)”. Der Maximalwert wird mit dem aktuellen Temperaturwert neu initialisiert.
Erfassen einer relevanten Abkühlung
Wird der letzte Maximalwert um mindestens den Wert 10 K unterschritten und danach der nachgeführte Minimalwert um 10 K überschritten, so erfolgt eine Inkrementierung des Feldes beziehungsweise der Klasse „von (letzter Maximalwert) nach (letzter Minimalwert)”. Der Minimalwert wird mit dem aktuellen Temperaturwert neu initialisiert.
In der 1 sind verschiedene erfasste Aufheizspannen ΔT_H und Abkühlspannen ΔT_K dargestellt. Der Beginn der Aufheizspanne ΔT_H ist mit 10 gekennzeichnet und das Ende mit 20. Der Beginn der Abkühlspanne ΔT_K ist mit 30 gekennzeichnet und das Ende mit 40. Wie man sieht, stellt das Ende 40 einer Abkühlspanne ΔT_K zugleich den Beginn 10 einer Aufheizspanne ΔT_H dar und das Ende 20 einer Aufheizspanne ΔT_H zugleich den Beginn 30 einer Abkühlspanne ΔT_K.
Ferner sind in der 1 die Punkte gekennzeichnet, in welchen eine Aufheizspanne ΔT_H einen vorgegebenen Minimalwert ΔT_H,min überschreitet. Ferner sind die Punkte gekennzeichnet, in welchen eine Abkühlspanne ΔT_K ein vorgegebenes Minimum ΔT_K,min überschreitet. Dabei wird bei der Angabe der Formeln stets davon ausgegangen, dass die Δ-Werte positiv sind, das heißt bei den Δ-Werten der Abkühlspannen werden die Beträge von ΔT_K und ΔT_K,min verwendet.

Nachfolgend wird die Abkühlspannen- beziehungsweise Aufheizspannenerfassung am Beispiel der 1 im Einzelnen erläutert:

Punkt A	Vom letzten Maximalwert 104°C ist die Temperatur auf unter 94°C gefallen. Eine Abkühlung um mehr als 10 K wurde festgestellt. Die zuvor erfolgte Aufheizung von < 100°C nach 100–110°C wird kumuliert. Der bisherige Maximalwert wird für die nächste Aufheizspanne auf den aktuellen Temperaturwert 94°C gesetzt und erneut nachgeführt.
Punkt B	Der aktuelle Wert 104°C liegt über 10 K über dem letzten Minimalwert 94°C. Eine Aufheizung um mehr als 10 K hat stattgefunden, die zuvor erfolgte Abkühlung von 100–110°C nach < 100°C wird kumuliert. Der bisherige Minimalwert wird für die nächste Abkühlspanne auf den aktuellen Temperaturwert 104°C gesetzt und erneut nachgeführt.
Punkt C	Vom letzten Maximalwert 116°C ist die Temperatur auf unter 106°C gefallen. Eine Abkühlung um mehr als 10 K wurde festgestellt. Die zuvor erfolgte Aufheizung von < 100°C nach 110–120°C wird kumuliert. Der bisherige Maximalwert wird für die nächste Aufheizspanne auf den aktuellen Temperaturwert 106°C gesetzt und erneut nachgeführt.
Punkt D	Der aktuelle Wert 108°C liegt über 10 K über dem letzten Minimalwert 98°C. Eine Aufheizung um mehr als 10 K hat stattgefunden. Die zuvor erfolgte Abkühlung von 110–120°C nach < 100°C wird kumuliert. Der bisherige Minimalwert wird für die nächste Abkühlspanne auf den aktuellen Temperaturwert 108°C gesetzt und erneut nachgeführt.
Punkt E	Vom letzten Maximalwert 122°C ist die Temperatur auf unter 112°C gefallen. Eine Abkühlung um mehr als 10 K wurde festgestellt. Die zuvor erfolgte Aufheizung von < 100°C nach 120–130°C wird kumuliert. Der bisherige Maximalwert wird für die nächste Aufheizspanne auf den aktuellen Temperaturwert 112° gesetzt und erneut nachgeführt.

Die 2 stellt schematisch die Klassifizierung der erfassten Aufheiz- bzw. Abkühlspannen beispielsweise im Speicher eines Getriebesteuergerätes dar. Wie man sieht, gibt es vorliegend 90 Klassen, in welche die jeweilige Auftrittshäufigkeit der entsprechenden Aufheizspanne beziehungsweise Abkühlspanne eingetragen wird. Zum besseren Verständnis sind die Klassen mit dem entsprechenden Buchstaben A bis E markiert, welche bei Erreichen der Punkte A bis E gemäß der 1 kumuliert beziehungsweise inkrementiert werden. Zusätzlich ist mit F eine Klasse bezeichnet, welche inkrementiert wird, das heißt, in welcher der Auftrittshäufigkeitswert um 1 erhöht wird, bei einer erfassten Abkühlspanne von 160 bis 170°C nach 140 bis 150°C.
Die Grenzwerte (100, 110, ..., 180°C) können derart gehandhabt werden, dass die bezeichneten Klassen so zu verstehen sind, dass der in jeder Klasse zuletzt genannte Werte ausschließlich ist. Das heißt mit einer Klasse von 100–110°C werden Temperaturwerte angesprochen, welche im Bereich von einschließlich 100 bis < 110°C liegen.

Claims

Betriebsdatenerfassungsverfahren zur Bewertung der thermischen Bauteilbelastung von Kraftfahrzeugkomponenten mit den folgenden Schritten: 1.1 die Temperatur einer Kraftfahrzeugkomponente und/oder eines Betriebsmediums wird erfasst; 1.2 nach jedem Beginn (10) eines Temperaturanstiegs wird die Aufheizspanne (ΔT_H) bis zum Ende (20) des Temperaturanstiegs erfasst; 1.3 nach jedem Beginn (30) eines Temperaturabfalls wird die Abkühlspanne (ΔT_K) bis zum Ende (40) des Temperaturabfalls erfasst; 1.4 die erfassten Aufheizspannen (ΔT_H) und Abkühlspannen (ΔT_K) werden gespeichert und zur Bewertung der thermischen Bauteilbelastung von Kraftfahrzeugkomponenten zur Verfügung gestellt.
Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Beginn (10) eines Temperaturanstiegs, nach dem eine Erfassung der Aufheizspanne (ΔT_H) erfolgt, dadurch definiert wird, dass die folgende Aufheizspanne (ΔT_H) einen vorgegebenen Minimalwert (ΔT_H,min) erreicht oder überschreitet.
Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Ende (20) des Temperaturanstiegs, bis zu welchem die Aufheizspanne (ΔT_H) erfasst wird, dadurch definiert wird, dass nach dem Ende (20) eine Abkühlspanne (ΔT_K) erfasst wird, welche einen vorgegebenen Minimalwert (ΔT_K,min) erreicht oder überschreitet.
Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Beginn (30) eines Temperaturabfalls, nach dem eine Erfassung der Abkühlspanne (ΔT_K) erfolgt, dadurch definiert wird, dass die folgende Abkühlspanne (ΔT_K) einen vorgegebenen Minimalwert (ΔT_K,min) erreicht oder überschreitet.
Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Ende (40) des Temperaturabfalls, bis zu welchem die Abkühlspanne (ΔT_K) erfasst wird, dadurch definiert wird, dass nach dem Ende (40) eine Aufheizspanne (ΔT_H) erfasst wird, welche einen vorgegebenen Maximalwert (ΔT_H _,min) erreicht oder überschreitet.
Verfahren gemäß einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Temperaturbereich, innerhalb dessen eine Aufheizung oder eine Abkühlung physikalisch erfolgen kann oder innerhalb dessen eine Erfassung der Aufheiz- und Abkühlspannen (ΔT_H, ΔT_K) erfolgen soll, in vorgegebene Intervalle unterteilt wird und die vorgegebenen Minimalwerte (ΔT_H,min, ΔT_K,min) einer Intervallgröße entsprechen.
Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die einzelnen erfassten Aufheiz- und Abkühlspannen (ΔT_H, ΔT_K) klassifiziert werden und in den einzelnen Klassen die Auftretenshäufigkeit der jeweiligen Aufheizspanne (ΔT_H _,) oder Abkühlspanne (ΔT_K) gespeichert wird.
Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass nur Aufheizspannen (ΔT_H) und Abkühlspannen (ΔT_K) erfasst werden, welche einem Temperaturverlauf zumindest teilweise oberhalb eines vorgegebenen Grenzwertes entsprechen.
Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Temperatur eines Getriebeöls des Kraftfahrzeugs erfasst wird und die Speicherung der Aufheizspannen (ΔT_H _,) und der Abkühlspannen (ΔT_K) in einem Getriebesteuergerät erfolgt.
Verfahren gemäß Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Getriebesteuergerät mindestens einen Datenspeicher aufweist, in welchem die Auftretenshäufigkeit der erfassten Aufheiz- und Abkühlspannen (ΔT_H, ΔT_K) in einzelnen Klassen gespeichert ist.
Verfahren gemäß einem der Ansprüche 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren onboard erfolgt und die Datenerfassung sowie die Datenspeicherung unmittelbar durch Getriebesteuergerätkomponenten erfolgt.
Getriebesteuergerät, welches derart eingerichtet ist, dass es ein Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 9 ausführt.
Getriebesteuergerät gemäß Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass das Getriebesteuergerät mindestens einen Datenspeicher aufweist, in welchem die Auftretenshäufigkeit der erfassten Aufheiz- und Abkühlspannen (ΔT_H, ΔT_K) in einzelnen Klassen gespeichert ist.
Getriebesteuergerät gemäß einem der Ansprüche 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, dass das Getriebesteuergerät derart eingerichtet ist, dass das Verfahren onboard erfolgt und die Datenerfassung sowie die Datenspeicherung unmittelbar durch Getriebesteuergerätkomponenten erfolgt.