DE102005003252B4

DE102005003252B4 - Verfahren zum Bestimmen der Restnutzungsdauer eines Volumens an Getriebeflüssigkeit

Info

Publication number: DE102005003252B4
Application number: DE102005003252.4A
Authority: DE
Inventors: Reuben Sarkar; Brent D. Calcut; James L. Linden
Original assignee: Motors Liquidation Co
Current assignee: Motors Liquidation Co
Priority date: 2004-01-26
Filing date: 2005-01-24
Publication date: 2014-11-27
Anticipated expiration: 2025-01-25
Also published as: US6920412B1; DE102005003252A1; US20050165583A1

Abstract

Verfahren zum Bestimmen der Restnutzungsdauer eines Volumens an Getriebeflüssigkeit in einem Fahrzeuggetriebe, in welchem Teilmengen des Fluidvolumens von einem Getriebeflüssigkeitssumpf durch arbeitende Bauelemente des Getriebes, die einen Drehmomentwandler und eine Drehmomentwandler-Überbrückungskupplung umfassen, im Kreis geführt werden, wobei die Flüssigkeit bekannte Werte einer Oxidations-Restnutzungsdauer bei Temperaturen, die im Betrieb des Getriebes erfahren werden, auf der Grundlage einer festgelegten tolerierbaren Gesamtzunahme einer Säurezahl (Delta TAN) aufweist, wobei das Verfahren durch einen programmierten im Fahrzeug befindlichen Computer während fortlaufender Verarbeitungszyklen des Computers während des Betriebes des Getriebes durchgeführt wird und die Schritte umfasst: (a) Messen der Temperatur des Volumenbruchteils von Flüssigkeit während eines Zeitinkrements, der sich dann in zumindest einem von dem Sumpf, dem Drehmomentwandler und der Drehmomentwandler-Überbrückungskupplung befindet; (b) kontinuierliches Subtrahieren von einem gegenwärtigen Wert einer Oxidations-Restnutzungsdauer der Flüssigkeit inkrementeller Verringerungen der Restnutzungsdauer der Flüssigkeit aufgrund von Oxidation während des Zeitinkrementes bei der gemessenen Temperatur des Volumenbruchteils, um einen neuen Wert der Oxidations-Restnutzungsdauer der Flüssigkeit zur Verwendung als gegenwärtiger Wert der Oxidations-Restnutzungsdauer der Flüssigkeit bei dem nächsten Verarbeitungszyklus des Computers zu bestimmen; ...

Description

Diese Erfindung betrifft ein Verfahren zum Bestimmen der Restnutzungsdauer eines Volumens an Getriebeflüssigkeit. Im Besonderen betrifft diese Erfindung die Entwicklung und Verwendung einer Kombination aus einem Oxidationsmodell auf Temperaturbasis und einem Reibungsmodell auf der Basis von Getriebeschaltvorgängen zum Bestimmen der Restnutzungsdauer der Flüssigkeit.
Die DE 100 57 972 A1 beschreibt ein Verfahren zur Ermittlung von Bewertungskenngrößen für Getriebe in Fahrzeugen. Hierbei werden im Fahrzeug über Sensoren Kenngrößen gemessen, und zur Bildung von fahrzeugspezifischen Zwischenkenngrößen herangezogen. Anschließend werden aus den gemessenen Kenngrößen und den gebildeten Zwischenkenngrößen Bewertungskenngrößen ermittelt, die angezeigt, gespeichert oder zu einer Datensammelstelle übertragen werden.
Automatikgetriebe werden seit langer Zeit in Kraftfahrzeugen zur Übertragung von Motordrehmoment auf die Antriebsräder des Fahrzeugs angewandt. Diese Getriebe werden gesteuert, um ein Schalten zwischen mehreren Gangstufen abhängig von der Motordrehzahl und der vom Bediener vorgegebenen Fahrzeuggeschwindigkeit auszuführen. Automatikgetriebe haben eine Hydraulikflüssigkeit für die Übertragung des Drehmomentes zwischen rotierenden treibenden und angetriebenen Elementen der Vorrichtung verwendet. Diese Automatikgetriebeflüssigkeit (ATF) ist im Betrieb des Drehmomentwandlers und des Getriebes beträchtlichen Scherkräften ausgesetzt.
Automatikgetriebeflüssigkeiten umfassen typischerweise ein Grundöl mit Additiven, um die thermische Zersetzung des Öles zu verlangsamen. Eine ATF wird aufgrund der Energie, die in dieses während des Betriebes des Drehmomentwandlers und des Getriebes eingebracht wird, sowie Wärme aus der Umgebung des Motorraumes aufgeheizt. Die Flüssigkeit kann Temperaturen von 160°C oder höher erfahren. Über die letzten Jahrzehnte haben viele Hersteller ATF-Wechselintervalle von 80.000 km (50000 Meilen), 160000 km (100000 Meilen) oder auch Füllungen für die gesamte Lebensdauer abhängig von schweren, normalen oder leichten Betriebsbedingungen vorgeschlagen.
Bei den Anforderungen an Fahrzeuge gibt es nun einen Trend zu Getrieben mit kleinerem Sumpf, zu offensiveren Schalteinstellungen und zu einer geringeren Kühlkapazität. Diese Anforderungen bedeuten, dass eine ATF eine belastendere Betriebsumgebung erfahren kann, was zu einer schnelleren Zersetzung aufgrund von Oxidation und eines höheren Schaltenergieeintrages führt. Diese stärkeren Anforderungen an die Flüssigkeit können kürzere, weniger vorhersagbare Wechselzeiträume erfordern. Es ist dementsprechend eine Aufgabe dieser Erfindung, ein Verfahren zur Ausführung einer Vorhersage des Endes der Lebensdauer einer ATF eines Fahrzeuges und zum Anweisen des Fahrzeugbedieners, die Flüssigkeit zu wechseln, mittels eines im Fahrzeug befindlichen Computers bereitzustellen.
Diese Erfindung stellt zwei mathematische Modelle bereit, die parallel in einem elektronischen Mikroprozessor zur Getriebesteuerung ausgeführt werden, um die Restnutzungsdauer einer Getriebeflüssigkeit eines Fahrzeuges zu bestimmen. Die Modelle sind auf geeignete Weise in den Getriebecomputer-Controller eingearbeitet, der bereits programmiert ist, um den Betrieb des Getriebes in Ansprechen auf Fahrerbefehle zu steuern. Ein derartiger Getriebe-Controller kann Teil des Motor/Getriebe-Antriebsstrangsteuermoduls (PCM) sein. Erfindungsgemäß werden zwei ATF-Modelle parallel verwendet, um den Zustand des ATF besser zu bewerten, ohne die Effizienz und das Ansprechvermögen des Mikroprozessors zu beeinträchtigen.
Eines der Modelle ist ein Oxidationsmodell, das von einer experimentell bestimmten Lebensdauer der spezifischen ATF-Zusammensetzung ausgeht. Das Oxidationsmodell verfolgt die Temperaturerfahrungen eines Teils der ATF in unterschiedlichen Teilen des Getriebes, um die Restnutzungsdauer des Flüssigkeitsvolumens zu projizieren (d. h. zu berechnen). Das andere Modell ist ein Reibungszersetzungsmodell, das die gegenwärtige Getriebeschaltenergie kontinuierlich verfolgt, und zwar bei der gegenwärtigen Temperatur des Flüssigkeitsvolumens, die auf die Flüssigkeit für jedes Hochschalten/Herunterschalten des Getriebes einwirkt. Sei vielen Flüssigkeiten ist es notwendig oder erwünscht, sowohl die Oxidation des Ölvolumens als auch seine Reibungseigenschaften zu berücksichtigen, um seine Restnutzungsdauer zuverlässig zu bestimmen. Wenn eines der beiden Modelle zuerst bestimmt, dass die Lebensdauer der Flüssigkeit abgelaufen ist, wird der Fahrzeugbediener angewiesen, die ATF zu wechseln. Diese beiden Modelle ergänzen einander sowohl hinsichtlich der Zuverlässigkeit der Abschätzung der Restnutzungsdauer der Flüssigkeit als auch bei der effizienten Verwendung des PCM.
Das Volumenoxidationsmodell wird vorzugsweise für jede spezifische ATF-Zusammensetzung entwickelt. Proben der Flüssigkeit werden in erwärmten offenen Aluminiumbechern mit Temperaturen einer Oxidation unterzogen, die den Temperaturbereich überspannen, den die Flüssigkeit im Betrieb des Automatikgetriebes, in welchem die Flüssigkeit verwendet werden soll, erfahren wird. Das Ausmaß der Flüssigkeitsoxidation wird im Inhalt jedes Bechers gemessen, wobei vorzugsweise die Änderung der Gesamtsäurezahl, Delta TAN, über ASTM D664 zu Beginn und in geeigneten Zeitintervallen des Tests verwendet wird. Eine Zunahme der Gesamtsäurezahl von beispielsweise 2,5 mg Kaliumhydroxid pro Gramm Flüssigkeit (mg KOH/g) kann genommen werden, um das Ende der Lebensdauer der Flüssigkeitsprobe anzuzeigen Auf diese Weise wird die Lebensdauer der ATF-Zusammensetzung bei jeder Temperatur bestimmt. Derartige Daten werden in linearer Form als Graph des natürlichen Logarithmus der Zeit (t) bis zum Ende der Lebensdauer der Flüssigkeit (wenn ΔTAN = 2,5 mg KOH/g) über den Kehrwert der Bechertesttemperatur (T) in Grad Kelvin aufgetragen. Der lineare Ausdruck von Gleichung (1): Ln(t) = A + B / kT ergibt Schnittpunkt A und Steigung B als Oxidationsparameter der spezifischen Flüssigkeit, die in dem thermischen Oxidationsmodell verwendet wird. Die Konstante k ist ein spezifischer Parameter, der eingearbeitet ist, um eine Zunahme einer Getriebebelastung über das Bechertestverfahren zu berücksichtigen.
In einem arbeitenden Getriebe werden Teile des Gesamtflüssigkeitsvolumens im Kreis aus dem Sumpf in den Drehmomentwandler und in die Drehmomentwandler-Überbrückungskupplungs-Grenzfläche geführt. In jedem Moment des Betriebes des Getriebes erfährt der Flüssigkeitsvolumenbruchteil an der Kupplungsgrenzfläche das höchste Niveau eines gegenwärtigen Energieeintrages, während der Rest der Flüssigkeit in dem Wandler ebenfalls Scherung erfährt und erwärmt wird. Ein größerer Teil der Flüssigkeit befindet sich im Getriebesumpf, und die Temperatur in der Sumpfflüssigkeit stellt den zurückliegenden Verlauf des Energieeintrags des Getriebes und der Arbeits-ATF dar. Wenn das Fahrzeug gefahren wird, werden die Fluidvolumina, die durch den Drehmomentwandler und die Drehmomentwandler-Überbrückungskupplung hindurch zirkulieren, erwärmt und transportieren Wähne in den Inhalt des Sumpfes. Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung erkennt das Oxidationsmodell die unterschiedlichen, gewöhnlich höheren, Temperaturen der Volumenbruchteile der Flüssigkeit in dem Drehmomentwandler und der Kupplung bezüglich ihrer nachteiligen Auswirkung auf die Restnutzungsdauer der ATF. Gleichung 1 wird in einer erweiterten Form dazu verwendet, die unterschiedlichen Temperaturen in dem Sumpf, Drehmomentwandler und der Drehmomentwandler-Überbrückungskupplung zu berücksichtigen.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung und des Wirkungsgrades des Mikroprozessors wegen wird Gleichung 1 dazu verwendet, die Restnutzungsdauer (RUL) für die ATF in diesem Oxidationsmodell bei einer Bezugstemperatur, etwa 80°C, zu berechnen. Die Gleichung wird dann dazu verwendet, Straf- oder Penaltyfaktoren (PF) für Fluidtemperaturen, die sich von der Bezugstemperatur unterscheiden, zu berechnen. Während des Betriebes des Getriebes liest der Mikroprozessor kontinuierlich Getriebesumpftemperaturen über aufeinanderfolgende Prozessorsequenzen und wendet den Straffaktor auf den Bruchteil der Flüssigkeit in dem Sumpf an. Sukzessiv höhere Temperaturen und Straffaktoren werden für die Volumenbruchteile der Flüssigkeit in dem Abschnitt des Drehmomentwandlers (TC) des Getriebes bzw. dem Abschnitt der Drehmomentwandler-Überbrückungskupplung (TCC) verwendet. Die drei Reduktionswerte (Sumpf + TC + TCC) in der Flüssigkeitslebensdauer werden von dem Anfangswert der Flüssigkeitslebensdauer subtrahiert, und die Folge wird für das Oxidationsmodell während Getriebebetriebsereignisse wiederholt, bis es keine Restnutzungsdauer der ATF gibt.
Parallel zu dem ATF-Oxidationsmodell führt das PCM auch ein Schaltereignis-Reibungsmodell aus. Es wird eine Anfangsbestimmung der Schaltvorgänge in der Lebenszeit der ATF bei einer Bezugstemperatur vorgenommen. Die Bezugstemperatur kann beispielweise eine Getriebesumpftemperatur von 80°C sein. Während der PCM-Verarbeitungszyklen für dieses Modell wird ein Datensatz aller Schaltereignisse zusammen mit einer durchschnittlichen Sumpftemperatur über den Zeitraum des Zyklus erstellt. Schaltereignisse umfassen ein Hochschalten/Herunterschalten zwischen dem 1. und dem 2. Gang, ein Hochschalten/Herunterschalten zwischen dem 2. und dem 3. Gang usw. über den gesamten Bereich von Vorwärtsgängen des Getriebes. Ein Schaltenergieeintrag in die ATF wird bestimmt und jedem mit der Sumpftemperatur korrelierten Schaltvorgang zugeordnet. Der Mikroprozessor bringt gespeicherte Schaltenergiewerte mit jedem Schaltvorgang in Korrelation und reduziert den Wert der Restanzahl von Schaltvorgängen um den geeigneten Betrag auf der Grundlage des Schaltenergieeintrages in die ATF. Dieser von dem Mikroprozessor ausgeführte Prozess wird wie das Oxidationsmodell fortgesetzt, bis ein Modell keine Restnutzungsdauer der ATF ergibt.
Es ist herausgefunden worden, dass die Kombination aus dem oben beschriebenen Oxidationsmodell und den Schaltenergiemodellen ein zuverlässiges, nützliches und für den Mikroprozessor effizientes Verfahren zum Bestimmen der Restnutzungsdauer einer Automatikgetriebeflüssigkeit liefert. Dieser Ansatz paralleler Modelle stellt die Resthaltbarkeit nicht zu gering dar, so dass keine unnötigen ATF-Wechsel vorgenommen werden. Das Modell schützt darüber hinaus auch das Getriebe selbst.
Die Erfindung wird im Folgenden beispielhaft anhand der Zeichnungen beschrieben; in diesen ist:
1 ein Prozessablaufplan eines bevorzugten Verfahrens zum Berechnen einer Restnutzungsdauer einer Getriebeflüssigkeit durch ein Flüssigkeitsoxidationsmodell; und
2 ein Prozessablaufplan eines bevorzugten Verfahrens zum Berechnen einer Restnutzungsdauer einer Getriebeflüssigkeit unter Verwendung eines Schaltenergieeintragmodells.
Automatikgetriebeflüssigkeiten haben aufgrund einer oxidativen Zersetzung des Grundöls und der Additivpackung eine endliche Nutzungsdauer. Ein übliches Messverfahren zur Bewertung der allgemeinen Qualität von Getriebeöl der gegenwärtigen Art von Formulierung ist, das Ausmaß an Flüssigkeitsvolumenoxidation zu messen, wie es durch eine Zunahme der Gesamtsäurezahl (Delta TAN) der Flüssigkeit über ASTM D664 wiedergespielt wird. Auf der Grundlage von Verlaufsdaten, die eine Korrelation mit einer erhöhten Schütteltendenz und einem Verlust an Reibleistungsfähigkeit korrelieren, werden ATF, die eine Zunahme von TAN von 2,5 mg KOH/g zeigen, als am Ende ihrer Nutzungsdauer angesehen. Die Rate der Volumenoxidation unterscheidet sich zwischen Ölen und ist eine Funktion der Zeit bei einer Temperatur bei der Anwesenheit einer oxidierenden Umgebung, der chemischen Zusammensetzung des Grundöls und der Additivpackungsformulierung. Zusätzlich zu dem Verlust an Leistungsvermögen durch die Oxidation der Masse des Grundöls können auch Reibungsmodifiziermittel, die in winzigen Konzentrationen vorhanden sind, in dem Flüssigkeitsvolumen oder örtlich an Kupplungsgrenzflächen oxidieren, ohne merklich zu einer Erhöhung des Delta TAN beizutragen.
Gegenwärtige Bedienungsanleitungen für Fahrzeugbesitzer spezifizieren abhängig von dem Fahrerverhalten häufig drei Empfehlungen fur Getriebeöl-Wechselintervalle, nämlich 80000 km (50000 Meilen), 160000 km (100000 Meilen) und Füllung über die volle Lebensdauer (kein Wechsel). Jedoch können Öle das Ende ihrer Nutzungsdauer bei unterschiedlichen Kilometerleistungen erreichen. Zusätzlich hat eine offensivere Verwendung von Getriebesystemen bei manchen Anwendungen zu erhöhten Betriebstemperaturen geführt, was die Nutzungsdauer der Flüssigkeit auf Kilometerleistungen unterhalb der der strengen Wartungsempfehlung von 80000 km (50000 Meilen) reduziert. Um dies zu berücksichtigen, sind in Fahrzeuggetriebeanwendungen Algorithmen für die Lebensdauer des Getriebeöls auf der Grundlage der Volumenoxidation eingesetzt worden, jedoch haben sie den Zustand der ATF nicht genau verfolgt.
Es ist ein neuer verbesserter Algorithmus für die Öllebensdauer entwickelt worden, um eine genaue Rückkopplung für die Fahrzeugbediener in Bezug auf das Ölwechselintervall bereitzustellen, das für deren Fahrverhalten und Getriebeanwendung empfohlen wird. Das Modell integriert zwei parallele Ansätze, um das Ende der Lebensdauer der Flüssigkeit zu bestimmen, nämlich eine Volumenoxidation aufgrund der Zeit bei einer Temperatur und eine spezifische Verschlechterung der Reibleistung aufgrund von Getriebeschaltereignissen. Das Oxidationsmodell verwendet vorzugsweise Temperaturinformation von mehr als einem Bereich des arbeitenden Getriebes.
Oxidationsmodell
Das Volumenoxidationsmodell wurde entwickelt, indem ATF einem Aluminiumbecheroxidationstest (ABOT von Aluminum Becker Oxidation Test) bei 140°C, 150°C, 155°C und 160°C unterzogen wurden. Das Ausmaß an Flüssigkeitsoxidation wurde als die Änderung der Gesamtsäurezahl Delta TAN über ASTM D664 in Zeitintervallen von 0, 150, 200, 250 und 300 Stunden gemessen. Das durchschnittliche Delta TAN von drei Wiederholungsdurchläufen wurde über die Zeit für jede Flüssigkeit bei jeder Temperatur aufgetragen. Lineare Funktionen wurden an die resultierenden Kurven angepasst. Die Steigung der angepassten Linien wurde als die Oxidationsrate Delta TAN/Stunde der Flüssigkeit genommen. Die Zeit bis zum Ende der Nutzungsdauer der Flüssigkeit in Stunden bei einer gegebenen Temperatur wurde bestimmt, indem ein Ende der Nutzungsdauer der Flüssigkeit Delta TAN von 2,5 mg KOH/g Flüssigkeit durch die Oxidationsrate dividiert wurde. Die Daten wurden dann linearisiert, indem der natürliche Logarithmus der Zeit bis zum Ende der Nutzungsdauer der Flüssigkeit gegen den Kehrwert der ABOT-Testtemperatur in Grad Kelvin aufgetragen wurde.
Die Steigung und der Schnittpunkt dieser Linie wurden als die für die Flüssigkeit charakteristische Oxidationsparameter A und B festgelegt, die anschließend bei dem thermischen Modell verwendet wurden, wie es in der folgenden Gleichung 1 beschrieben ist: Ln(t) = A + B / kT, wobei t die Zeit bis zum Ausfall der Flüssigkeit in Stunden ist, T die Flüssigkeitstemperatur in Grad Kelvin ist, A und B Parameter sind, die das Oxidationsverhalten einer besonderen ATF beschreiben, und k ein spezifischer Parameter ist, der enthalten ist, um eine erhöhte Getriebebelastung über die Prüfstandumgebung zu berücksichtigen.
Diese Grundgleichung könnte wie folgt für die Temperaturen geschrieben werden, die in dem Getriebesumpf, dem Drehmomentwandler und der Drehmomentwandler-Überbrückungskupplungs-Grenzfläche zu sehen wären, wie es in der folgenden Gleichung 2 gezeigt ist:

wobei:

SUMP: der Getriebeölsumpf ist,
TC: oder Converter der Drehmomentwandler oder Wandler ist, und
TCC: die Drehmomentwandler-Überbrückungskupplung ist.

Dann wurde die Exponentialfunktion des natürlichen Logarithmus der Zeit bis zum Ausfall der Flüssigkeit für jede vorherrschende Bedingung berechnet, was zu einer Zeit bis zu einem Ausfall der Flüssigkeit in Stunden für jedes Getriebeteilsystem führt, wie es in Gleichung 3 gezeigt ist: t_AUSFALL,i = e^ln(t) wobei i für den Sumpf, den Drehmomentwandler und die TCC-Grenzfläche bestimmt wird.
Die Zeit bis zu einem Ausfall der Flüssigkeit für die drei Teilsysteme wurde dann über ein gewichtetes Mitteln jedes Teilsystems auf der Basis eines prozentualen Volumens summiert, wie es in Gleichung 4 gezeigt ist: t_Gesamt = ( SumpfVol / GetrGesVol)·t_Sump + ( WandlerVol. / GetrGesVol)·t_TC + ( TCCVol. / GetrGesVol)·t_TCC
Ein besonderes Getriebe kann beispielsweise ein ATF-Fassungsvermögen von acht Litern aufweisen. Zu einem gegebenen Moment im Betrieb des Getriebes können sich annähernd 1,5 l Flüssigkeit in dem Drehmomentwandler mit zusätzlichen 0,5 Litern in der Drehmomentwandler-Überbrückungskupplung befinden. Zu Zwecken dieser Modelle wird angenommen, dass sich der Rest in dem Sumpf befindet. Die Volumenprozentsätze von Flüssigkeit in den jeweiligen Abschnitten des Getriebes beruhen natürlich auf dem Gesamtvolumen von acht Litern.
Der Wert des Parameters k wurde bestimmt, indem Temperaturhistogramme und Fluidoxidationsniveaus von einem handelsüblichen Getriebefahrzeugtest in Korrelation gebracht wurden. Der Wert von k wurde verändert, bis die berechnete Zeit bis zum Ende der Nutzungsdauer der Flüssigkeit gleich der tatsächlichen Zeit bis zum Ende der Nutzungsdauer der Flüssigkeit war.
Die Werte für charakteristische Oxidationsparameter A und B für drei unterschiedliche handelsübliche Automatikgetriebeflüssigkeiten und des Belastungsfaktors k für ein Produktionsgetriebe sind in den folgenden Tabellen 1 und 2 aufgelistet. Flüssigkeit 1 verwendet ein Grundöl nach API Gruppe II und Flüssigkeit 2 verwendet ein Grundöl nach API Gruppe I. Tabelle 1
Tabelle 2

Flüssigkeit Bezugstemperatur Bezugsrestnutzungsdauer

Stunden Sekunden

1 80°C/353 K 6191,3 22288680

2 80°C/353 K 5047,3 18171000

Unter Verwendung dieser Werte wurde die Restnutzungsdauer der Flüssigkeit über den Bereich von erwarteten Getriebebetriebstemperaturen berechnet. Aus diesen Werten wurde eine Bezugstemperatur von 353 K (80°C) beliebig zugeordnet. Nachschlagetabellen, die Straffaktoren zeigen, wurden durch Normieren der Restnutzungsdauer der Flüssigkeit anhand der Bezugsrestnutzungsdauer der Flüssigkeit erzeugt. Beispiele dieser Tabellen sind in der folgenden Tabelle zu sehen. Tabelle 3

Temperatur		Straffaktoren
Celsius	Kelvin	Flüssigkeit 1	Flüssigkeit 2
–40	233	0	0
–20	253	0	0
0	273	0	0
20	293	0,004	0
40	313	0,03	0,006
60	333	0,19	0,09
80	353	1,00	1,00
100	373	4,34	8,83
120	393	16,2	62,5
140	413	53,3	366
160	433	157	1820
180	453	421	7850

Das Modell arbeitet, indem Zeiteinheiten, die mit dem Straffaktor von der Referenzrestnutzungsdauer multipliziert werden, für die anwendbare Flüssigkeit subtrahiert werden. Beispielsweise wird für Flüssigkeit 1 jede Sekunde, die bei der Bezugstemperatur von 353 K (80°C) zugebracht wird, eine Sekunde von der Restnutzungsdauer der Flüssigkeit subtrahiert. Für jede Sekunde, die bei 373 K (100°C) zugebracht wird, werden jedoch 4,34 Sekunden von der Bezugsrestnutzungsdauer der Flüssigkeit subtrahiert. Wenn die Bezugsrestnutzungsdauer der Flüssigkeit einen Wert von Null erreicht, signalisiert der Algorithmus dem Fahrer, dass es Zeit ist, das Öl zu wechseln. Ein detaillierter Prozessablaufplan eines bevorzugten von einem in einem Fahrzeug befindlichen Computer ausführbaren Prozesses für die Verwendung des Oxidationsmodells zur Abschätzung der Restnutzungsdauer einer ATF ist in 1 gezeigt. Definitionen der in dem Flussdiagramm von 1 verwendeten Variablen sind wie folgt:
Variablendefinition – Fig. 1

RUL_t=0

= Restnutzungsdauer der Flüssigkeit für unbenutzte ATF bei der Bezugsgtemperatur.

ΔRUL

= Gesamtverringerung der Restnutzungsdauer über Zeitraum n.

RUL_t+n

= berechnete Restnutzungsdauer nach Zeitraum n.

T_sump,i

= Sumpftemperatur zum Zeitpunkt i, wobei i in Sekunden oder Stunden sein könnte, fällt in das Intervall i = 1 bis n.

T_avgsump

= durchschnittliche Sumpftemperatur über Zeitraum n.

ΔT_TCC

= abgeschätzte Temperaturdifferenz zwischen der Flüssigkeit in dem Drehmomentwandler und der Flüssigkeit an der Drehmomentwandler-Überbrückungskupplungs-Grenzfläche.

PF

= Penaly- oder Straffaktor für eine gegebene Flüssigkeit, der in einer Nachschlagetabelle zu finden ist.

x_1temp

= Dummy-Variable (d. h. temporäre Variable), die zugeordnet ist, um die im Voraus in Bezug auf das Gewicht gemittelte Verringerung der Restnutzungsdauer der Flüssigkeit in dem Sumpf bei der Durchschnittstemperatur über den Zeitraum n zu halten.

x_2temp

= Dummy-Variable (d. h. temporäre Variable), die zugeordnet ist, um die im Voraus in Bezug auf das Gewicht gemittelte Verringerung der Restnutzungsdauer der Flüssigkeit in dem Drehmomentwandler bei der Durchschnittstemperatur über den Zeitraum n zu halten.

x_3temp

= Dummy-Variable (d. h. temporäre Variable), die zugeordnet ist, um die im Voraus in Bezug auf das Gewicht gemittelte Verringerung der Restnutzungsdauer der Flüssigkeit an dem TCC-Grenzfläche bei der Durchschnittstemperatur über den Zeitraum n zu halten.

x₁

= volumetrisch in Bezug auf das Gewicht gemittelter Beitrag der Verringerung der Restnutzungsdauer aufgrund des Sumpfes.

x₂

= volumetrisch in Bezug auf das Gewicht gemittelter Beitrag der Verringerung der Restnutzungsdauer aufgrund des Drehmomentwandlers.

x₃

= volumetrisch in Bezug auf das Gewicht gemittelter Beitrag der Verringerung der Restnutzungsdauer aufgrund der TCC-Grenzfläche.

In 1 gibt Block 1 die Berechnung der Nutzungsdauer eines festgelegten unbenutzten ATF-Materials bei einer Bezugstemperatur T_ref, bei diesem Beispiel 353 K (80°C), an. Die Berechnung beruht auf Becheroxidationsdaten, wie es oben und unter Verwendung der Gleichungen 1–4 beschrieben wurde. Die Verwendung der Flüssigkeit führt zu Verringerungen von ihrer ursprünglichen oder anfänglichen Nutzungsdauer. Diese Bestimmung der Flüssigkeitslebensdauer wird in den Speicher des PCM oder eines ähnlichen im Fahrzeug befindlichen Computers gespeichert.
Während des Betriebes des Fahrzeugs führt das PCM seine Verarbeitungszyklen alle Sekunde oder ähnlich häufig durch und empfängt eine Temperatureingabe von einem geeigneten Sensor in dem Flüssigkeitssumpf des Getriebes. Block 2 gibt die Messdaten der Temperaturen der Flüssigkeit in dem Sumpf T_sump,i über eine kurze geeignete Zeitdauer an. In Block 3 wird die Durchschnittstemperatur T_avgsump der Flüssigkeit in dem Sumpf berechnet. Bei diesem Beispiel wird die durchschnittliche Sumpftemperatur T_avgsump auch in dem parallelen Reibungsmodell verwendet, wie es in Bezug auf Schritt 2 von 2 beschrieben wird.
In Block 4 wird der durchschnittliche Sumpftemperaturwert T_avgsump auf die nächsten 5°C aufgerundet, um den vorbestimmten Straffaktor PF in eine vorbereitete Nachschlagetabelle einzulesen, wie es in Block 5 angegeben ist. Ein Auszug einer Nachschlagetabelle, die wie oben beschrieben vorbereitet ist, ist zwischen den Blöcken 5 und 6 in 1 gezeigt.
Der Computer berechnet dann eine Verringerung der Nutzungsdauer der Flüssigkeit aufgrund ihrer Temperaturerfahrung über einen Zeitraum n, indem n mit PF für T_avgsump für den Zeitraum multipliziert wird (Block 6). Das Produkt dieser Berechnung x_1temp stellt eine abgeschätzte Verringerung der Restlebensdauer der ATF dar, wenn das Gesamtvolumen der Flüssigkeit auf der Temperatur des Sumpfes läge. Die Variable x_1temp wird temporär als Dummy-Variable zur Korrektur gemäß dem Volumenprozentsatz der Flüssigkeit in dem Sumpf gehalten. Diese Berechnung wird in Block 7 von 1 vorgenommen. Der Volumenprozentsatz der Flüssigkeit in dem Sumpf ist für ein besonderes Getriebe bekannt und kann während des gesamten Betriebs des Getriebes als konstant angesehen werden oder für unterschiedliche Betriebsbedingungen und -temperaturen korrigiert werden. Der in Block 7 erhaltene Wert wird temporär in einem Computerspeicher gespeichert, indem ähnliche Berechnungen der Flüssigkeitslebensdauerverringerung für Volumenbruchteile der Flüssigkeit in dem Drehmomentwandler (TC) und der Drehmonentwandler-Überbrückungskupplungs-(TCC-)Grenzfläche anhängig sind.
Wenn mit Block 8 begonnen wird, bestimmt der Getriebe-Controller die Verringerung der Nutzungsdauer der Flüssigkeit, die auf die Temperaturerfahrung des Volumenbruchteils der ATF in dem Drehmomentwandler zurückzuführen ist. Wenn kontinuierliche Temperaturmessungen der Flüssigkeit in dem Drehmomentwandler verfügbar sind, können diese Werte in dem Prozess verwendet werden. Es kann jedoch sein, dass keine Temperatursensoren in dem Drehmomentwandler oder der Drehmomentwandler-Überbrückungskupplung eingebaut sind und es erwünscht ist, dass Temperaturabschätzungen für diese Teile der ATF vorgenommen werden, da sie hohe Temperaturen erfahren, die wesentlich zu der Verringerung der Nutzungsdauer der Flüssigkeit durch Oxidation beitragen.
Bei diesem Beispiel wurde die Temperatur des Flüssigkeitsvolumens in dem Drehmomentwandler auf durchschnittlich ungefähr 11°C über der Sumpfvolumentemperatur abgeschätzt. Somit wiederholt Block 8 die Schritte von Block 2–4 mit der Ausnahme, dass 11 Grad Celsius zu der gemessenen Sumpfvolumentemperatur addiert werden. Eine durchschnittliche Drehmomentwandler-Temperatur über den Zeitraum wird bestimmt und gerundet, um einen Straffaktor PF für das Drehmomentwandlervolumen zu erhalten. Block 9 wendet den PF an, um wie in Block 6 einen Dummy-Wert Wert x_2temp zur Korrektur durch den Volumenprozentsatz von Flüssigkeit in dem Drehmomentwandler zu erhalten. Dies wird in Block 10 durchgeführt.
Die in den Blöcken 11 und 12 durchgeführten Schritte schätzen eine Verringerung der Lebensdauer der Flüssigkeit für den Volumenbruchteil an der Drehmomentwandler-Überbrückungskupplungs-Grenzfläche unter Verwendung einer abgeschätzten durchschnittlichen Temperatur an der Drehmomentwandler-Überbrückungskupplungs-Grenzfläche relativ zu der Drehmomentwandler-Temperatur ab. In Block 11 wird ΔT_TCC zu der abgeschätzten Drehmomentwandler-Temperatur addiert, T_sump + 11°C, wobei ΔT_TCC typischerweise eine Funktion der Leistung in kW ist, die über die Drehmomentwandler-Überbrückungskupplung übertragen wird. Beispielsweise ist in einer Anwendung eines 6,0 l Motors/300 mm Wandlers ΔT_TCC = 57,6·P_TCC – 15,6 für ΔT_TCC > 0. Oft ist die Temperatur der Flüssigkeit an der Drehmomentwandler-Überbrückungskupplungs-Grenzfläche geringfügig höher als die des Flüssigkeitsvolumens in dem Drehmomentwandler.
In Block 13 wird die Gesamtverringerung der Restnutzungsdauer der Flüssigkeit über den Zeitraum Δt erhalten, indem die Verringerungen der Flüssigkeitsvolumenprozentsätze in dem Sumpf, dem Drehmomentwandler und der Drehmomentwandler-Überbrückungskupplungs-Grenzfläche addiert werden. Somit ist ΔRUL = x₁ + x₂ + x₃. In Block 14 berechnet der Computer die neue Restnutzungsdauer der Flüssigkeit, indem die gegenwärtig bestimmte Verringerung der Flüssigkeitslebensdauer aufgrund von Oxidation von dem Nutzungsdauerwert des vorhergehenden Zyklus subtrahiert wird, was durch folgende Gleichung angegeben wird: RUL_t+n = RUL_t – ΔRUL. Der Wert für RUL_t+n wird bei der nächsten Iteration zu RUL_t, von welchem ein neues ΔRUL subtrahiert werden wird. Somit nimmt RUL fortlaufend ab, wenn der Algorithmus abläuft.
Wie es in Block 15 des Prozesses des Oxidationsmodells angegeben ist, fährt die zyklische Arbeit des Computers während der Verwendung des Getriebes fort, und die Schritte der Blöcke 2–14 werden wiederholt, bis RUL = 0. Wenn RUL = 0, wird ein Signal angewiesen, um den Fahrzeugbediener in Kenntnis zu setzen, dass die ATF gewechselt werden sollte.
Jedoch wird erfindungsgemäß ein paralleler Computerprozess mit einem Reibungsmodell ausgeführt, das einen Schaltenergieeintrag berücksichtigt, und das Signal ”ATF wechseln” wird ausgegeben, wenn einer dieser parallelen Prozesse zuerst bestimmt, dass RUL = 0 ist.
Reibungszersetzungsmodell
Ein Reibungszersetzungsmodell wird entwickelt, indem eine ATF einem Plattenreibungstest in einer Testvorrichtung gemäß SAE #2 unter Verwendung einer abgewandelten Testprozedur nach DEXRON^®-III verwendet wird. Ein Experiment mit einem 3²-Design, das in der folgenden Tabelle gezeigt ist, wurde mit der Schaltenergie und der Flüssigkeitsvolumentemperatur als den beiden Variablen eingerichtet. Design des Experiments für das Reibungszersetzungsmodell

Experiment Schaltenergie Temperatur

1 – –

2 – 0

3 – +

4 0 –

5 0 0

6 0 +

7 + –

8 + 0

9 + +
Die Flüssigkeit wird geprüft, bis die Reibungsleistung sich auf unannehmbare Niveaus verschlechtert, wie dies durch eine schnelle Abnahme des Mittelpunktdrehmoments unter die Spezifikationsgrenze nach DEXRON^®-III und/oder eine langsame Abnahme des Mittelpunktdrehmomentes auf Niveaus unter eine kritische untere Grenze bestimmt wird. Die Anzahl von Schaltereignissen, die vor dem Ende der Nutzungsdauer der Flüssigkeit auftraten, wird auf der Grundlage der Anzahl von abgeschlossenen Testzyklen berechnet, und die Daten werden unter Verwendung einer Software zur statistischen Analyse an eine allgemeine Gleichung von der nachstehend als Gleichung 5 gezeigten Form angepasst: y = a₀ + a₁x₁ + a₂x₂ + a₃x₁x₂ + a₄x₁ ² + a₅x₂ ² + a₆x₁ ²x₂ + a₇x₁x₂ ² + a₈x₁ ³ + ...
Die besondere Gleichung für eine besondere Flüssigkeit folgt als Gleichung 6: TNS = 878000 – 2455·T – 66330·E + 1410·E² + 82·T·E, wobei

TNS: = Gesamtzahl von Schaltvorgängen bis zum Ende der Restnutzungsdauer der Flüssigkeit,
T: = Temperatur der Flüssigkeit in dem Sumpf, und
E: = abgeschätzte Schaltenergie aus einer Nachschlagetabelle.

Das Modell wird an die tatsächliche Getriebeleistung angepasst, indem die Daten, die bei einer handelsüblichen Getriebewechselprüfung gemäß DEXRON^®-III gesammelt wurden, in Korrelation gebracht werden. Gegebenenfalls werden Parameter addiert, um die Belastung des Modells derart einzustellen, dass sie mit den Daten der Wechselprüfung übereinstimmt. Das Modell wird dann in einem Algorithmus implementiert, der ähnlich ist wie der des Volumenoxidationsmodells, um die Restnutzungsdauer der Flüssigkeit über einen parallelen Weg zu berechnen. Das Modell arbeitet, indem die Anzahl und die Art von Schaltereignissen gezählt werden, die über einen gegebenen Zeitraum auftreten. Unter Verwendung der gegenwärtigen Schaltenergien für jede Art von Schaltereignis und der durchschnittlichen Sumpftemperatur über diesen Zeitraum (die bereits durch das Volumenoxidationsmodell berechnet wurde) wird die Restanzahl von Schaltvorgängen, die eine Flüssigkeit vor dem Ende der Nutzungsdauer unter diesen Bedingungen erfahren kann, bestimmt.
Eine Schaltenergie wird erzeugt, wenn ein Getriebe zwischen Gängen geschaltet wird. Zu Beginn eines Schaltvorganges schlupft oder rutscht die Kupplung oder das Band, die eingerückt wird, mit einer bekannten Drehzahl. Am Ende eines Schaltvorgangs ist diese Schlupfdrehzahl auf Null verringert. Die Schaltenergie ist die Menge an Energie, die bei dem Prozess der Beseitigung dieses Schlupfes erzeugt wird. Um die Schaltenergie zu berechnen, wird ein Fahrzeug mit Messgeräten bestückt, und die folgenden Parameter werden aufgezeichnet Getriebesumpftemperatur, Getriebeantriebs- und -abtriebsdrehzahl, befohlener Gang, Kupplungsdruck für die herankommende Kupplung für den Schaltvorgang, und die Fahrzeugbeschleunigung. Diese Daten werden dann mit Getriebe-Hardwarekonstanten dazu verwendet, den Kupplungsschlupf über die Zeit und die Kupplungseinrückkraft über die Zeit für den Schaltvorgang zu berechnen. Unter Kenntnis des Kupplungsschlupfes und der Kupplungseinrückkraft wird die in der Kupplung erzeugte Leistung berechnet. Diese Leistung ist die Schaltenergie, die in dem Reibungsprozess von 2 verwendet wird.
Die vorliegenden Schaltenergiedaten für jede Art von Schaltvorgang werden anhand der Restanzahl von Schaltvorgängen bei einer Bezugstemperatur normiert und mit der Anzahl von spezifischen Schaltereignissen (d. h. Anzahl von 1.-2.-Hochschaltvargängen), die über diesen Zeitraum aufgetreten sind, multipliziert. Dies wird für alle Arten von Schaltereignissen, wie etwa 1.-2.-, 2.-3.- und 3.-4.-Hochschaltvorgängen vorgenommen, und die Verringerung der Restanzahl von Schaltvorgängen über diesen Zeitraum aufgrund aller Schaltereignisse wird summiert und von der Restanzahl von Schaltvorgängen bis zum Ende der Nutzungsdauer subtrahiert. Wenn der Zähler gleich Null ist, wird der Fahrer davon in Kenntnis gesetzt, dass das Öl gewechselt werden sollte. In diesem Algorithmus wäre mehr als eine Nachschlagetabelle erforderlich. Um PCM-Raum zu sparen, werden Berechnungen nach Bedarf vorgenommen. Obwohl das Volumenoxidationsmodell parallel zu dem Reibungszersetzungsmodell arbeitet, teilen sich beide die durchschnittliche Sumpftemperatur, die über einen gegebenen Zeitraum in dem Volumenoxidationsmodell berechnet wird.
Ein Prozessablaufplan eines bevorzugten Verfahrens einer Bestimmung einer Restschaltlebensdauer zur Ausführung durch einen Computer ist in 2 dargestellt. Bei diesem Beispiel wird ein Automatikgetriebe mit sechs Vorwärtsgängen modelliert. Ein derartiges Getriebe erfährt normalerweise häufigere Gangschaltvorgänge als Getriebe mit weniger Vorwärtsgängen. Die Definition von Variablen, auf die in 2 Bezug genommen wird, folgt in den nächsten Absätzen.
Variablendefinition – Fig. 2

TNS_ref

= Gesamtzahl von Schaltvorgängen für eine unbenutzte ATF bei der Bezugstemperatur und Schaltenergie.

T_ref

= vorbestimmte Bezugstemperatur in Kelvin.

E_ref

= vorbestimmte Bezugsschaltenergie in kJ.

RNS

= Restanzahl von Schaltvorgängen vor dem Ende der Nutzungsdauer der Flüssigkeit.

ΔRNS_t→t+n

= Verringerung der Restanzahl von Schaltvorgängen über Zeitraum n.

TNS(T_avgsum, E_i)

= Abkürzung für die Gesamtzahl von Schaltvorgängen als Funktion der durchschnittlichen Sumpftemperatur und Schaltenergie.

T_avgsump

= durchschnittliche Sumpftemperatur in Kelvin über Zeitraum n.

E_i

= Schaltenergie für einen gegebenen Schaltvorgang i in kJ.

P, Q, R, S, T

= Anzahl von 1.-2.-, 2.-3.-, 3.-4.-, 4.-5.- bzw. 5.-6.-Schaltvorgängen einschließlich entsprechender Herunterschaltvorgänge über Zeitraum n.

Eine Anfangsanzahl von Schaltvorgängen für eine unbenützte Flüssigkeit wird bei einer Bezugstemperatur, beispielsweise 353 K (80°C), abgeschätzt oder bestimmt. Dies kann vorgenommen werden, indem ein Prozess verwendet wird, der wie der ist, der oben zusammengefasst wurde, was zu Gleichung 5 führt. Gleichung 6 ist ein besonderes Beispiel einer Gleichung, die zu diesem Zweck verwendet werden kann. In 2 ist dieser Schritt in Block 1 angegeben, und der resultierende Wert von TNS_ref wird in der Datenbank des Computers gespeichert.
In Schritt 2 von 2 des Reibungsmodellprozesses, Blöcke 2a und 2b, wird die gegenwärtige durchschnittliche Sumpfflüssigkeitstemperatur über einen ausgewählten Zeitraum n von 1 (Block 3) notiert (Block 2a). Gleichzeitig werden alle Vorwärtsschaltereignisse, Hochschalten oder Herunterschalten, während des gleichen Zeitraumes n gelesen, Block 2b. Ein Schaltvorgang in und aus einer Neutralstellung ist als von vernachlässigbarem Einfluss auf die Nutzungsdauer der ATF befunden worden und wird bei diesem Reibungsmodell nicht aufgezeichnet. Ein Herunterschalten wird so angesehen, dass es weniger Schaltenergie in die Drehmomentwandler-Überbrückungskupplung des Getriebes einbringt als Hochschaltvorgänge. Herunterschaltvorgänge können so betrachtet werden, dass sie die Hälfte des Energieeintrages eines entsprechenden Hochschaltvorganges einbringen. Dementsprechend werden bei Block 2b Schaltereignisse während eines Zeitraumes jeweils als P₁, Hochschalten von dem ersten in den zweiten Gang; P₂, Herunterschalten von dem zweiten in den ersten Gang; Q₁, Hochschalten von dem zweiten in den dritten Gang; Q₂, Herunterschalten von dem dritten in den zweiten Gang; R₁, Hochschalten von dem dritten in den vierten Gang; R₂, Herunterschalten von dem vierten in den dritten Gang; S₁, Hochschalten von dem vierten in den fünften Gang; S₂, Herunterschalten von dem fünften in den vierten Gang; T₁, Hochschalten von dem fünften in den sechsten Gang; und T₂, Herunterschalten von dem sechsten in den fünften Gang aufgezeichnet.
Unter Kenntnis der gegenwärtigen durchschnittlichen Sumpftemperatur und der jeweiligen Schaltvorgänge wird eine Berechnung der Verringerung der Restanzahl von Schaltvorgängen (ΔRNS) vorgenommen, um die Verringerung der Flüssigkeitslebensdauer aufgrund eines Schaltenergieeintrags, d. h. eine Reibungszersetzung, zu berücksichtigen. Diese Berechnung wird geeignet vorgenommen, indem ein Modell verwendet wird, wie es in Block 3 von 2 angegeben ist. Das Modell verwendet eine vorbestimmte Schaltenergie E in kJ bei einer durchschnittlichen Sumpftemperatur T_avgsump. Die Schaltenergien für die jeweiligen Hochschaltvorgänge variieren je nach Fahrzeuganwendung, sind von der Drosselklappenstellung im Moment des Hochschaltvorgangs abhängig und können als Nachschlagetabelle gespeichert werden. Die Schaltenergien für die jeweiligen Herunterschaltvorgänge betragen, wie es festgestellt wurde, die Hälfte der Werte der entsprechenden Hochschaltvorgänge bei der Drosselklappenstellung.
Die Bestimmung einer Reibungszersetzung beruht auf der Schaltenergie und Temperatur der Flüssigkeit in dem Sumpf, wie es oben beschrieben wurde. Somit wird ein Wert des gegenwärtigen ΔRNS über einen gegenwärtigen Zeitraum n berechnet. Der Prozess geht zu Block 4 von 2, der die Berechnung der Restanzahl von Schaltvorgängen veranschaulicht, die die ATF zum Zeitpunkt t + n tolerieren kann. Wie es in Block 4 gezeigt ist, ist die Berechnung RNS_t+n = RNS_t – ΔRNS_t→t+n.
Die Schritte der Blöcke 2–4 werden wiederholt, wie es in Block 5 angegeben ist, bis RNS = 0, vorausgesetzt, dass der parallele Oxidationsprozess nicht zuerst RUL = 0 erzeugt. Wenn die Berechnung von Block 5 Null erreicht, wird dem Fahrzeugbediener mitgeteilt (Block 6), dass die Getriebeflüssigkeit gewechselt werden sollte.
Somit werden, wie es oben beschrieben wurde, ein Oxidationsmodell und ein Reibungsmodell parallel dazu verwendet, die Restnutzungsdauer einer ATF in einem Automatikgetriebe eines Fahrzeuges zu bestimmen. Die Modelle sind an Automatikgetriebe mit einer beliebigen Anzahl von Vorwärtsgängen anpassbar und auf diese anwendbar. Der Prozess wird einfach durch ein Getriebesteuermodul mit einem Mikroprozessor ausgeführt und dient dazu, den Bediener des Fahrzeuges von dem Ende der Nutzungsdauer der Getriebeflüssigkeit in Kenntnis zu setzen. Einer der Vorteile dieses Verfahrens ist, dass, wenn gegenwärtige Bestimmungen der Restnutzungsdauer für die beiden Modelle vorgenommen werden, die gegenwärtigen Temperaturdaten und die dazwischenliegenden Berechnungsdaten nicht in dem Prozessor gehalten werden müssen. Bezugsdaten, wie etwa Straffaktoren für ein Oxidationsmodell und Schaltenergiedaten für das Reibungsmodell, werden festgehalten. Aber in Bezug auf weitergehende Berechnungen werden nur die gegenwärtigen Daten der Restnutzungsdauer für die beiden Modelle festgehalten. Dies verringert den Speicherbedarf und erhöht die Effizienz des Mikroprozessors.
Zusammengefasst wird die Restnutzungsdauer einer Getriebeflüssigkeit in einem Fahrzeug durch ein Getriebesteuerungs-Computermodul während des Fahrzeugbetriebes unter Verwendung sowohl eines Oxidationsmodells als auch eines Schaltenergiemodells kontinuierlich abgeschätzt. Das Oxidationsmodell verwendet experimentell bestimmte Werte einer Restnutzungsdauer der Flüssigkeit, die bei Temperaturen erhalten werden, die von der Flüssigkeit im Gebrauch des Getriebes erfahren werden, und subtrahiert inkrementelle Werte von der Lebensdauer auf der Grundlage der Temperatur-Zeit-Erfahrung von Volumenbruchteilen der Flüssigkeit in dem Sumpf und dem Dreehmomentwandler. Das Schaltenergiemodell beginnt mit einer geschätzten maximalen Anzahl von Schaltvorgängen und beschafft kontinuierlich eine gegenwärtige Restnutzungsdauer, indem für aktuelle Schaltvorgänge auf abgeschätzte Schaltenergieeinträge auf der Grundlage der Flüssigkeitstemperatur geschlossen wird. Eine Nachricht vom Ende der Nutzungsdauer der Flüssigkeit wird ausgegeben, wenn eines der Modelle zuerst bestimmt, dass keine Restnutzungsdauer der Flüssigkeit mehr vorhanden ist.

Claims

Verfahren zum Bestimmen der Restnutzungsdauer eines Volumens an Getriebeflüssigkeit in einem Fahrzeuggetriebe, in welchem Teilmengen des Fluidvolumens von einem Getriebeflüssigkeitssumpf durch arbeitende Bauelemente des Getriebes, die einen Drehmomentwandler und eine Drehmomentwandler-Überbrückungskupplung umfassen, im Kreis geführt werden, wobei die Flüssigkeit bekannte Werte einer Oxidations-Restnutzungsdauer bei Temperaturen, die im Betrieb des Getriebes erfahren werden, auf der Grundlage einer festgelegten tolerierbaren Gesamtzunahme einer Säurezahl (Delta TAN) aufweist, wobei das Verfahren durch einen programmierten im Fahrzeug befindlichen Computer während fortlaufender Verarbeitungszyklen des Computers während des Betriebes des Getriebes durchgeführt wird und die Schritte umfasst: (a) Messen der Temperatur des Volumenbruchteils von Flüssigkeit während eines Zeitinkrements, der sich dann in zumindest einem von dem Sumpf, dem Drehmomentwandler und der Drehmomentwandler-Überbrückungskupplung befindet; (b) kontinuierliches Subtrahieren von einem gegenwärtigen Wert einer Oxidations-Restnutzungsdauer der Flüssigkeit inkrementeller Verringerungen der Restnutzungsdauer der Flüssigkeit aufgrund von Oxidation während des Zeitinkrementes bei der gemessenen Temperatur des Volumenbruchteils, um einen neuen Wert der Oxidations-Restnutzungsdauer der Flüssigkeit zur Verwendung als gegenwärtiger Wert der Oxidations-Restnutzungsdauer der Flüssigkeit bei dem nächsten Verarbeitungszyklus des Computers zu bestimmen; (c) kontinuierliches Aufzeichnen von Gangschaltvorgängen, die von dem Getriebe während des Zeitinkrements ausgeführt werden, und Berechnen eines Schaltenergieeintrages in die Flüssigkeit während des Inkrementes, (d) kontinuierliches Subtrahieren von einem gegenwärtigen Wert einer Gangschalt-Restnutzungsdauer einer Flüssigkeit inkrementeller Verringerungen einer Gangschalt-Restnutzungsdauer der Flüssigkeit aufgrund eines gegenwärtigen Schaltenergieeintrags, um einen reduzierten Wert einer Gangschalt-Restnutzungsdauer der Flüssigkeit zur Verwendung als gegenwärtiger Wert einer Gangschalt-Restnutzungsdauer der Flüssigkeit in dem nächsten Verarbeitungszyklus des Computers zu bestimmen; und (e) Erzeugen eines Flüssigkeits-Lebensdauerende-Signals, wenn entweder der gegenwärtige Wert der Oxidations-Restnutzungsdauer der Flüssigkeit oder der gegenwärtige Wert der Gangschalt-Restnutzungsdauer der Flüssigkeit Null erreicht.
Verfahren zum Bestimmen der Restnutzungsdauer einer Getriebeflüssigkeit nach Anspruch 1 mit den Schritten: (a₂) Messen der Temperatur des Volumenbruchteils von Flüssigkeit während eines Zeitinkrementes, das sich dann in dem Sumpf befindet, und Verwenden der Temperatur des Sumpfvolumenbruchteils, um eine Temperatur für den Drehmomentwandler-Volumenbruchteil abzuschätzen, und (b₂) kontinuierliches Subtrahieren von einem gegenwärtigen Wert einer Oxidations-Restnutzungsdauer der Flüssigkeit von Verringerungen einer Restnutzungsdauer der Flüssigkeit aufgrund von Oxidation während des Zeitinkrementes bei der gemessenen Temperatur des Sumpfvolumenbruchteils und der abgeschätzten Temperatur des Drehmomentwandler-Volumenbruchteils, um einen neuen Wert der Oxidations-Restnutzungsdauer der Flüssigkeit zur Verwendung als gegenwärtiger Wert der Oxidations-Restnutzungsdauer der Flüssigkeit in dem nächsten Verarbeitungszyklus des Computers zu bestimmen.
Verfahren zum Bestimmen der Restnutzungsdauer einer Getriebeflüssigkeit nach Anspruch 1 mit den Schritten: (a₃) periodisches Messen der Temperatur des Volumenbruchteils von Flüssigkeit während eines Zeitinkrementes, das sich dann in dem Sumpf befindet, und Verwenden der Temperatur des Sumpfvolumenbruchteils, um eine Temperatur für den Drehmomentwandler-Volumenbruchteil und eine Temperatur für den Drehmomentwandler-Überbrückungskupplungs-Volumenbruchteil abzuschätzen, und (b₃) kontinuierliches Subtrahieren von einem gegenwärtigen Wert einer Oxidations-Restnutzungsdauer der Flüssigkeit von Verringerungen einer Restnutzungsdauer der Flüssigkeit aufgrund von Oxidation während des Zeitinkrementes bei der gemessenen Temperatur des Sumpfvolumenbruchteils und der abgeschätzten Temperaturen des Drehmomentwandler-Volumenbruchteils und des Drehmomentwandler-Überbrückungskupplungs-Volumenbruchteils, um einen neuen Wert einer Oxidations-Restnutzungsdauer der Flüssigkeit zur Verwendung als gegenwärtiger Wert der Oxidations-Restnutzungsdauer der Flüssigkeit in dem nächsten Verarbeitungszyklus des Computers zu bestimmen.
Verfahren zum Bestimmen der Restnutzungsdauer einer Getriebeflüssigkeit nach Anspruch 1 mit den Schritten: Bestimmen einer inkrementellen Verringerung einer Oxidationslebensdauer der Flüssigkeit für ein Zeitinkrement bei einer Bezugstemperatur und Bereitstellen einer Nachschlagetabelle für die Straffaktoren in dem im Fahrzeug befindlichen Computer für ausgewählte Temperaturen, die andere sind als die Bezugstemperatur, und Berechnen inkrementeller Verringerungen der Restnutzungsdauer der Flüssigkeit aufgrund von Oxidation, indem der Straffaktor für die gemessene oder abgeschätzte Temperatur des Flüssigkeitsvolumenbruchteils angewandt wird.
Verfahren zum Bestimmen der Restnutzungsdauer einer Getriebeflüssigkeit nach Anspruch 2 mit den Schritten: Bestimmen einer inkrementellen Verringerung einer Oxidationslebensdauer der Flüssigkeit für ein Zeitinkrement bei einer Bezugstemperatur und Bereitstellen einer Nachschlagetabelle für die Straffaktoren in dem im Fahrzeug befindlichen Computer für ausgewählte Temperaturen, die andere sind als die Bezugstemperatur, und Berechnen inkrementeller Verringerungen der Restnutzungsdauer der Flüssigkeit aufgrund von Oxidation, indem der Straffaktor für die gemessene oder abgeschätzte Temperatur des Flüssigkeitsvolumenbruchteils angewandt wird.
Verfahren zum Bestimmen der Restnutzungsdauer einer Getriebeflüssigkeit nach Anspruch 3 mit den Schritten: Bestimmen einer inkrementellen Verringerung einer Oxidationslebensdauer der Flüssigkeit für ein Zeitinkrement bei einer Bezugstemperatur und Bereitstellen einer Nachschlagetabelle für die Straffaktoren in dem im Fahrzeug befindlichen Computer für ausgewählte Temperaturen, die andere sind als die Bezugstemperatur, und Berechnen inkrementeller Verringerungen der Restnutzungsdauer der Flüssigkeit aufgrund von Oxidation, indem der Straffaktor für die gemessene oder abgeschätzte Temperatur des Flüssigkeitsvolumenbruchteils angewandt wird.
Verfahren zum Bestimmen der Restnutzungsdauer eines Volumens einer Getriebeflüssigkeit nach Anspruch 1 mit den Schritten: (c) kontinuierliches Aufzeichnen von Gangschaltvorgängen, die von dem Getriebe ausgeführt werden, und einer Getriebesumpftemperatur während eines Zeitinkrementes und Berechnen eines Schaltenergieeintrages in die Flüssigkeit als Funktion der Sumpftemperatur während des Inkrementes.
Verfahren zum Bestimmen der Restnutzungsdauer eines Volumens einer Getriebeflüssigkeit nach Anspruch 1 mit den Schritten: Berechnen einer Gesamtzahl von Gangschaltvorgängen bei einer Bezugsgetriebesumpftemperatur für eine unbenutzte Getriebeflüssigkeit für ein Fahrzeuggetriebe, (c) kontinuierliches Aufzeichnen von Gangschaltvorgängen, die von dem Getriebe ausgeführt werden, und Aufzeichnen einer durchschnittlichen Getriebesumpftemperatur während eines Zeitinkrementes, kontinuierliches Berechnen einer Verringerung einer Gangschalt-Restnutzungsdauer der Flüssigkeit bei der durchschnittlichen Sumpftemperatur unter Verwendung eines Vergleichs der Sumpftemperatur mit der Bezugstemperatur, und (d) kontinuierliches Subtrahieren von dem gegenwärtigen Wert der Gangschalt-Restnutzungsdauer der Flüssigkeit der Verringerung der Gangschalt-Restnutzungsdauer der Flüssigkeit, um eine reduzierte Gangschalt-Restnutzungsdauer der Flüssigkeit zur Verwendung bei dem nächsten Verarbeitungszyklus des Computers zu bestimmen.