DE102006015678A1

DE102006015678A1 - Verfahren zur Bestimmung des Zeitpunktes eines erforderlichen Wechsels für ein Betriebsmedium, insbesondere Öl, während des Betriebes eines Antriebsaggregates

Info

Publication number: DE102006015678A1
Application number: DE200610015678
Authority: DE
Inventors: Tobias Katzer; Hans Vogel
Original assignee: Voith Turbo GmbH and Co KG
Current assignee: Voith Turbo GmbH and Co KG
Priority date: 2006-04-04
Filing date: 2006-04-04
Publication date: 2007-07-26

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Bestimmung des Zeitpunktes eines erforderlichen Wechsels für Betriebsmedium eines Antriebsaggregates, insbesondere Öl, während des Betriebes des Antriebsaggregates in Antriebssträngen, DOLLAR A - bei welchem für das verwendete Betriebsmittel eine Lebensdauerkennlinie, welche die zeitliche Verfügbarkeit des Betriebsmittels als Funktion eines die Temperatur des Betriebsmittels während des Betriebes im Antriebsaggregat wenigstens mittelbar charakterisierende Größe charakterisiert, vorgegeben wird; DOLLAR A - die Temperatur des Betriebsmittels wird während des Betriebes des Antriebsaggregates überwacht und die Zeitdauer des Auftretens einer Temperatur bestimmter Größe als Einzelschaden zu einer Schadenssumme aufsummiert; DOLLAR A - es wird eine Grenzschadenssumme vordefiniert, die durch die Lebensdauerkennlinie vorgegeben ist oder aber als Funktion von dieser gebildet wird; DOLLAR A - die Schadenssumme wird mit der Grenzschadenssumme verglichen und zumindest bei Erreichen der Grenzschadenssumme für eine bestimmte Temperatur ein erforderlicher Wechsel des Betriebsmittels signalisiert.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Bestimmung des Zeitpunktes eines erforderlichen Wechsels eines Betriebsmediums, insbesondere Öl, insbesondere zur Bestimmung des Ölwechselzeitpunktes während des Betrieb eines Antriebsaggregates, im Einzelnen mit den Merkmalen aus dem Oberbegriff des Anspruches 1.
Antriebssysteme für Fahrzeuge sind durch die Verwendung von Getrieben zum Zweck der Realisierung unterschiedlicher Übersetzungsverhältnisse sowie entsprechender Komponenten, beispielsweise einen hydrodynamischen Retarder zur Realisierung der Bremsfunktion charakterisiert. Zur Gewährleistung der Betriebsweise dieser Komponenten ist zum einen die Verwendung von Schmiermittel erforderlich, ferner für einige Komponenten, beispielsweise hydrodynamische Komponenten, ein Betriebsmittel mit bestimmten Eigenschaften. In der Regel wird Öl verwendet. In Automatgetrieben, die durch die Verwendung eines Anfahrelementes in Form eines hydrodynamischen Drehzahl-/Drehmomentwandlers charakterisiert sind, werden sogenannte ATF-Öle eingesetzt. Die verwendeten Betriebs- Steuer- und/oder Schmiermedien sind jedoch aufgrund der Einsatzbedingungen vielen Einflussfaktoren ausgesetzt, die zu einer beschleunigten Alterung führen können. Ein wesentliches Kriterium ist dabei die Temperaturabhängigkeit der Ölalterung für die einzelnen verwendeten Betriebsmedien. Die sich daraus ergebende, mitunter verkürzte Lebensdauer des Betriebsmittels des höchst beanspruchten Aggregates beeinflusst die Verfügbarkeit des gesamten Systems und hat damit Einfluss auf die Größe der zu bestimmenden Wartungsintervalle. In der Praxis wird dies dadurch realisiert, dass in Abhängigkeit beispielsweise eines bestimmten Fahrverhaltens wie häufige Überlandfahrt oder Stadtfahrt bei Bussen, vorher ermittelte Vorgaben für Ölwechselintervalle vorgegeben und dem jeweiligen Betreiber als Richtlinie mitgeteilt werden. Diese Ölwechselintervalle werden mit einer erforderlichen Sicherheit bestimmt, die die Funktionsweise des Betriebsmediums immer noch voll gewährleistet. Diese Intervalle sind dann vom jeweiligen Betreiber einzuhalten. Die so vorgegebenen Ölwechselintervalle stellen nur Näherungswerte dar und sagen nichts über den tatsächlichen Alterungsprozess des Betriebsmediums aus. Es ist dabei häufig so, dass in Abhängigkeit eines ohnehin vorgesehenen Wartungsintervalls am Fahrzeug der Ölwechsel bereits zu einem Zeitpunkt vorgenommen wird, welcher noch gar nicht durch den Ablauf des entsprechenden Zeitintervalls charakterisiert ist, d.h. wesentlich früher als eigentlich notwendig erfolgt oder aber ein zeitlich fest vorgegebener Wechsel eine noch nicht erforderliche Inspektion erfordert.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Ermittlung bzw. Bestimmung der Restlebensdauer eines Betriebsmediums für ein Antriebsaggregat derart zu entwickeln, dass mit hoher Wahrscheinlichkeit die tatsächlich möglich nutzbare Lebensdauer voll ausgenutzt wird und ferner mit hoher Sicherheit eine entsprechende Mitteilung an den Betreiber oder den Fahrer erfolgt.

Die erfindungsgemäße Lösung ist durch die Merkmale des Anspruches 1 charakterisiert. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen beschrieben.

Das erfindungsgemäße Verfahren zur Bestimmung des Wechselzeitpunktes von Betriebsmittel von Antriebsaggregaten, insbesondere Öl in Antriebssträngen, ist dadurch charakterisiert, dass für das im Antriebsaggregat verwendete Betriebsmittel eine Lebensdauerkennlinie, welche die zeitliche Verfügbarkeit des Betriebsmittels über der dieser aufgesetzten Temperatur charakterisiert, vorgegeben wird und anhand der aktuell auftretenden Temperaturen der Ölwechselzeitpunkt signalisiert wird bzw. auf diesen geschlossen werden kann.

Dabei wird die Temperatur des Betriebsmittels oder wenigstens eine, dieses wenigstens mittelbar charakterisierende Größe, während des Betriebes des Antriebsaggregates überwacht. Die Überwachung erfolgt dabei vorzugsweise fortlaufend und es wird jedes Auftreten einer bestimmten Temperatur T_x als Einzelschaden deklariert, wobei die einzelnen Einzelschäden hinsichtlich ihrer Häufigkeit summiert werden. Im Einzelnen bedeutet dies, dass beispielsweise bei Auftreten einer Temperatur T_x die Anzahl der Zeiteinheiten aufsummiert wird und bei erneutem Auftreten dieser konkreten Temperatur T_x die dann vorhandenen Zeiteinheiten dazu summiert werden. Die sich ergebende Schadenssumme wird mit einer Grenzschadenssumme für diese konkrete Temperatur verglichen. Die Grenzschadenssumme ist dabei entweder direkt durch die Lebensdauerkennlinie charakterisiert oder aber eine Funktion von dieser, beispielsweise zur Erhöhung der Sicherheit eine bestimmte Abweichung von dieser. Aus dem Vergleich der aktuellen Schadenssumme für eine konkrete Temperatur mit der Grenzschadenssumme für diese Temperatur ergibt sich dann der Ölwechselzeitpunkt. Dieser tritt zumindest spätestens dann ein, wenn die Grenzschadenssumme erreicht ist. Je nach gewünschter Überwachungsstrategie kann zwischen zwei grundsätzlichen Möglichkeiten unterschieden werden:

a) Reaktion bzw. Anzeige erst bei Erreichen der Grenzschadenssumme
b) vorausschauende Ermittlung einer Restlebensdauer aus der ermittelten Schadenssumme für ein Temperaturkollektiv und der Grenzschadenssumme

Im erstgenannten Fall erfolgt eine Signalisierung eines erforderlichen Ölwechsels konkret bei Erreichen der Schadensgrenzsumme, d.h. bei Ablauf der Lebensdauer. In diesem Fall wird vorzugsweise die Schadensgrenzsumme für die konkrete Temperatur des Temperaturintervalls derart festgelegt, dass hier noch mit einer Sicherheit in Höhe von ... bis ... % bis zur eigentlichen Gewährleistung der vollen Funktionsfähigkeit gerechnet wird. Die Signalisierung erfolgt vorzugsweise akustisch oder optisch, beispielsweise über ein entsprechendes Warnsignal am Fahrerarbeitsplatz. Im Zweifelsfall erfolgt vorzugsweise eine Anzeige der noch verfügbaren Restlebensdauer für das entsprechend Betriebsmittel, wobei die Anzeige vorzugsweise ebenfalls in einem bestimmten Bereich des Ablaufes der Gesamtlebensdauer erfolgt, so dass hier genügend Zeit besteht, von Seiten des Betreibers des Fahrzeuges zu reagieren.

In beiden Fällen kann wie bereits ausgeführt die Signalisierung optisch, akustisch oder auf andere Art und Weise erfolgen. Vorzugsweise werden jedoch immer Lösungen gewählt, die es ermöglichen, das Fahrzeug in Analogie zur Tankanzeige noch über eine bestimmte Zeitdauer bis zur Vornahme der Wartung zu betreiben.

Vorzugsweise wird eine derartige Betriebsdauerüberwachung für ein Betriebsmittel immer für das am stärksten beanspruchte Betriebsmittel eines Antriebsaggregat erfolgen. Für Automatgetriebe wird dieses Aggregat das Anfahrelement, insbesondere hydrodynamischer Drehzahl-/Drehmomentwandler oder der Retarder sein. In der Regel handelt es sich dabei nicht nur um Schmier- und Steuermittel, sondern auch Direkt-Betriebsmittel, insbesondere hydrodynamische Komponenten.

Erfindungsgemäß wird die Lebensdauerkurve für das einzelne Betriebsmittel in einer Steuerung hinterlegt. Dabei kann es sich je nach Ausführung um die Steuerung des Antriebsaggregates handeln oder aber auch diesem übergeordnete Steuerung, in der der Ablauf für das Verfahren hinterlegt wird. Für die verwendeten Typen des Betriebsmittels wird dabei die Lebensdauerkurve vorzugsweise in Versuchen ermittelt. Im Einzelnen wird dazu in Versuchen, beispielsweise in Getrieben bzw. Alterungsversuchen das entsprechende Betriebsmittel, insbesondere Öl, mit unterschiedlichen Temperaturen gealtert. Die fortschreitende Ölalterung wird anhand von Ölanalysen beurteilt und es werden Grenzwerte für die einzelnen Parameter des Betriebsmittels festgelegt, welche vorzugsweise derart gewählt werden, dass das Betriebsmittel gerade noch den Anforderungen des Einsatzfalles gerecht wird. Derartige Grenzwerte werden beispielsweise für die Viskosität, TAN sowie das IR-Spektrum vorgegeben. Es wird berücksichtigt, dass einzelne Parameter einen unterschiedlich starken Einfluss auf die Ölalterung haben. Vorzugsweise wird dabei den Einsatztemperaturen eine besondere Bedeutung zugeordnet. Aus dieser Beurteilung erfolgt die Bestimmung der Lebensdauerkennlinie für das Betriebsmittel, insbesondere den konkreten Typ des verwendeten Betriebsmittels. Die Kennlinien sind dabei Annäherungen an Arrhenius oder Miner oder werden durch einen konstanten Faktor angenähert. Das konkret verwendete Modell bietet dabei den Vorteil, dass hier auf einfache Art und Weise anhand von einzelnen Stützpunkten die Lebensdauerkennlinie über einen großen Bereich sehr leicht zu ermitteln ist. Bei dieser handelt es sich wie bereits ausgeführt um eine näherungsweise Festlegung für die Lebensdauer, wobei diese mit erhöhter Sicherheit gewährleistet, dass die dem Betriebsmittel zugeordnete Funktion voll erfüllt werden kann und keine Schädigungen am Antriebsaggregat erfolgen. Folgende Ansätze für die Annäherung der Öllebensdauerkurve sind denkbar: Annäherung mit Palmgren-Miner:

t1:: Zeitanteil t1 bei einer Temperatur T1
t2:: Zeitanteil t2 bei einer Temperatur T2
T1:: Temperatur T1
T2:: Temperatur T2
k:: Konstante (ölspezifisch, Steigung der Annäherung)

Annäherung mit Arrhenius:

Annäherung mit konst. Faktor:

Mit der erfindungsgemäßen Lösung wird es möglich, Ölwechselintervalle in Abhängigkeit der Öltemperatur mit Hilfe eines Schadensakkumulationsrechnung zu bestimmen. Der Zeitpunkt des erforderlichen Wechsels des Betriebsmittels bestimmt sich dabei aus dem Erreichen der Grenzschadenssumme S = 1. Eine weitere Möglichkeit besteht darin, das Ölwechselintervall bei hinterlegter Lebensdauerkennlinie in der Steuerung auch online im Fahrzeug zu berechnen und somit auch auf wechselnde Topographien oder Einsatzerfordernisse eingehen zu können. Durch die individuellen und angepassten Ölwechselintervalle können zum einen Betriebskosten gesenkt werden und zum anderen mögliche, durch verspätete Ölwechsel des Betriebsmittels entstehenden Reparaturkosten von vornherein ausgeschlossen werden.

Die erfindungsgemäße Lösung wird nachfolgend anhand von Figuren erläutert. Darin ist im Einzelnen folgendes dargestellt:
1 verdeutlicht ein Antriebsaggregat mit Steuereinrichtung zur Umsetzung des erfindungsgemäßen Verfahrens;
2a und 2b verdeutlichen anhand von Signalflussbildern das Grundprinzip eines erfindungsgemäßen Verfahrens;
3a verdeutlicht ein Verfahren zur Ermittlung der Lebensdauerkennlinie für das Betriebsmittel;
3b verdeutlicht beispielhaft den Verlauf der Temperatur eines Wandleröles über eine bestimmte Zeitdauer t;
3c verdeutlicht die Möglichkeit der Klassifizierung;
4 zeigt eine Lebensdauerkennlinie;
5 verdeutlicht anhand eines Diagrammes das Grundprinzip der Schadensakkumulation.
Die 2 verdeutlicht in schematisiert vereinfachter Darstellung anhand eines Signalflussbildes das Grundprinzip eines erfindungsgemäßen Verfahrens zur Ermittlung eines erforderlichen Betriebsmittel-, insbesondere Ölwechselzeitpunktes in einem Antriebsaggregat 1, welches in vereinfachter Darstellung in 1 dargestellt ist. Das Verfahren basiert darauf, dass anhand einer in Versuchen für ein konkretes Betriebsmittel, insbesondere Öl, insbesondere ATF-Öl, die Lebensdauerkennlinie, welche die Betriebsstunden als Funktion der Temperatur charakterisiert, vorab ermittelt wird oder aber definiert ist und diese Lebensdauerkennlinie, hier als beispielhaft in einer Steuerung hinterlegt wird. Diese Öllebensdauerkennlinie wird dabei für das einzelne, konkret verwendete Öl ermittelt und in der Steuerung 2 hinterlegt, bei welcher es sich um die Steuerung des Antriebsaggregates 1 oder eine übergeordnete Steuerung, beispielsweise in Form einer Fahrsteuerung handeln kann.
Die einzelnen Temperaturbereiche sind dabei in bestimmte Klassen T₁ bis T_i mit i = 1 bis n unterteilt. Vorzugsweise werden eine Vielzahl von Klassen vorgesehen. Jede Klasse ist dabei durch einen bestimmten erzielbaren Betriebsstundenbereich t(h) und einen bestimmten Temperaturbereich charakterisiertdieses kann beispielsweise zwischen 80° c und 140° C liegen. Der einzelne Temperaturbereich ist somit durch wenigstens eine Temperatur, vorzugsweise durch zwei Grenztemperaturen charakterisiert. Die Festlegung der einzelnen Temperaturbereiche, insbesondere der Grenztemperaturen, kann beliebig erfolgen. Vorzugsweise werden möglichst kleine Intervalle festgelegt. Daraus ergibt sich im Hinblick auf die Lebensdauerkennlinie, dass für jede Klasse i es zumindest einen Schnittpunkt mit der Lebensdauerkurve gibt, welcher den Auswechselzeitpunkt für das Öl charakterisiert. Dazu wird erfindungsgemäß während des Betriebes des Antriebsaggregates 1 die Temperatur T_aktuell des Betriebsmittels, insbesondere des Öls, erfasst und aufgenommen. Dabei werden die Temperaturen des am höchsten beanspruchten Aggregates, für welches in der Regel auch die höchsten Temperaturen während des Betriebes erzielt werden, überwacht. Bei einem Automatgetriebe mit integriertem hydrodynamischen Drehzahl-/Drehmomentwandler 4 oder hydrodynamischer Kupplung bzw. Retarder wird dabei die Temperatur des Betriebsmittels, insbesondere Öls, in der hydrodynamischen Komponente überwacht. Zu diesem Zweck ist dieser eine Einrichtung 3 zur Erfassung wenigstens einer die Temperatur des Betriebsmittels des hydrodynamischen Drehzahl-/Drehmomentwandlers 4 wenigstens mittelbar charakterisierenden Größe vorgesehen. Im einfachsten Fall wird unter Verwendung eines Temperatursensors die Temperatur T des Betriebsmittels im Wandler oder Retarder entweder direkt ermittelt oder aber die Temperatur T indirekt als Funktion anderer, diese wenigstens mittelbar charakterisierenden Größen, beispielsweise der Temperatur im Zulauf oder Ablauf des hydrodynamischen Drehzahl-/Drehmomentwandlers 4. Ferner wird jeweils die Zeitdauer t des Vorliegens dieser bestimmten Temperatur T erfasst und wie bereits ausgeführt, in den entsprechenden Klassen aufsummiert,. d.h. die Zeitdauer t des Auftretens einer Temperatur, beispielsweise in der Klasse T₁. Die Temperatur T_aktuell des Betriebsmittels des hydrodynamischen Drehzahl-/Drehmomentwandlers 4 wird somit vorzugsweise fortlaufend ermittelt und der Zeitanteil des Vorliegens dieser Temperatur T_aktuell ebenfalls und den Temperaturintervallen zugeordnet. Dafür ist eine weitere Einrichtung 5 zur Erfassung der Zeitdauer t des Vorliegens einer bestimmten Temperatur T_aktuell des Betriebsmittels des hydrodynamischen Drehzahl-/Drehmomentwandlers 4 vorgesehen. Die einzelnen Zeitanteile t₁ ... t_n werden dabei aufsummiert, wobei n dem n'ten Auftreten einer Temperatur im entsprechenden Temperaturintervall, beispielsweise T₁ entspricht. Jede Aufsummierung bedingt dabei eine Verkürzung der verbleibenden Nutzungszeit für das Betriebsmittel. Wird die Lebensdauerkennlinie erreicht, was durch eine maximal mögliche Zeitdauer in einer Klasse i charakterisiert ist, wird der erforderliche Ölwechselzeitpunkt t_Wechsel erkannt. Dies kann auf unterschiedliche Art und Weise erfolgen. Auf diese Möglichkeiten wird nachfolgend in den einzelnen 3 und 4 noch näher eingegangen. Jedes Auftreten einer Temperatur eines Temperaturintervalls T₁ ... T_i entspricht dabei einem diesem Intervall zugeordneten Einzelschaden.
Die Aufsummierung der Einzelschäden erfolgt solange bis ein vordefinierter Schadensgrenzwert, S, der durch die Lebensdauerkennlinie bestimmt ist und der Schadenssumme S = 1 entspricht, erreicht wird. Dieser Schadensgrenzwert markiert dabei den erforderlichen Ölwechselzeitpunkt nach einer bestimmten Zeitdauer t, welcher das Betriebsmittel der erhöhten Temperatur ausgesetzt war.
Je nach Überwachungssystem ist es nunmehr möglich, entweder bereits wie in 2a dargestellt, eine Anzeige des erforderlichen Wechsels erst bei Erreichen des Schadensgrenzwerts vorzunehmen, wobei die Mitteilung unterschiedlich erfolgen kann, beispielsweise optisch oder akustisch oder gemäß 2b aus der aufsummierten Schädigung auf die Restlebensdauer geschlossen wird. In beiden Fällen wird beispielsweise in der Steuereinrichtung 2 eine Stellgröße Y gebildet, die in Abhängigkeit der Ausführung des Überwachungssystems das gewünschte Ergebnis – Hinweis auf Ölwechsel oder Restlebensdauer – die entsprechende Einrichtung ansteuert. Zur Ermittlung der Restlebensdauer wird beispielsweise aus der Schadenssumme pro Temperaturintervall die Differenz zum jeweiligen Schadensgrenzwert ermittelt und aus dieser, vorzugsweise direkt, die noch verbleibende Restlebensdauer t_Rest = t_grenz – t_{schadenssumme} ermittelt und beispielsweise angezeigt.
Gemäß 2b kann die Restlebensdauer t_Rest über akustische, optische oder andere Signale angezeigt werden. In diesem Fall wäre sofort ein entsprechender Betriebsmittelwechsel erforderlich. Zur Anzeige sind entsprechende Einrichtungen 6 vorgesehen. Diese können beim Einsatz von Fahrzeugen beispielsweise im Cockpit vorgesehen sein, so dass der Fahrer hiervon unmittelbar Kenntnis erhält. Ferner denkbar ist es und vorzuziehen gemäß einer Weiterentwicklung gemäß 1c, eine Anzeige zu entwickeln, welche dem Fahrer die tatsächliche Restlebensdauer des Öles anzeigt, so dass hier auch während eines Wartungsvorganges bereits auf einen unmittelbar bevorstehenden Ölwechsel geschlossen werden kann. In diesem Fall wird die zur Verfügung stehende Restlebensdauer als Funktion der sich durch die Schadensakkumulation ergebenden Werte angezeigt. Dies kann vorzugsweise optisch erfolgen, wobei hier eine entsprechende Darstellung für die Restlebensdauer gewählt wird, beispielsweise in Form eines Balkens oder nach Art einer Tachoanzeige.
Die 3a verdeutlicht in schematisch vereinfachter Darstellung das Grundprinzip der Ermittlung der Öllebensdauerkennlinie I, welche die Schadensgrenzwerte für die einzelnen Temperaturen charakterisiert. Diese wird dabei für das entsprechende Antriebsaggregat 1, insbesondere bei Ausführung des Antriebsaggregates 1, als Automatgetriebe mit hydrodynamischem Drehzahl-/Drehmomentwandler 4 für das dem hydrodynamischen Drehzahl-/Drehmomentwandler zugeführte Betriebsmittel vorgenommen. Dazu wird die Lebensdauerkennlinie des verwendeten Öltyps bei verschiedenen Temperaturen im Wandler ermittelt. Beispielsweise denkbar sind hier Temperaturen im Bereich T_Wandler zwischen 100 und 250° C, vorzugsweise 190°C bis 240° C. Dabei stellt T_Wandler-max die Temperatur dar, die immer wieder erreicht wird und maximal vorliegen kann. Die untere Grenze für die Ölversuche würde beispielsweise auf einen bestimmten vordefinierten Temperaturwert T_Wandler
def festgesetzt, der ebenfalls noch im oft erreichten Bereich liegt, da ansonsten die Versuchszeiten für noch niedrigere Temperaturen zu groß werden. Beispielsweise wird hier die Versuchstemperatur T_Wandler·def = T_Wandler·min auf 190°C festgesetzt. Für die einzelnen Temperaturen, beispielsweise drei unterschiedliche Temperaturbereiche von T_Wandler = 240° C, T_Wandler = 210°C und T_Wandler = 190° C jeweils die ölspezifischen Kennwerte durch Ölproben entnommen werden. Diese Ölproben werden bei dieser Temperatur nach abgelaufenen Betriebsstunden t_definiert gezogen, wobei t_definiert durch die Vorgabe der möglichen Betriebsstunden charakterisiert ist. Nach dem Ziehen der Ölproben wird eine Ölanalyse vorgenommen, aus der auf die Lebensdauer geschlossen werden kann. Dabei wird die Kenntnis genutzt, dass sich unter dem Einfluss des Luftsauerstoffs sowie insbesondere der Temperatur und weiteren katalytisch wirkenden Stoffen die Schmieröle verändern und damit auch ihre Eigenschaften, wobei dieser Vorgang auch als Alterung bezeichnet wird. Bei diesem Alterungsvorgang bilden sich abhängig von den genannten Einflussparametern und der Zeit infolge von Oxidation organische Säuren. Durch diese werden Oxidationsreaktionen ausgelöst, welche einen Anstieg der Viskosität zur Folge haben.
3b verdeutlicht dabei in schematisch vereinfachter Darstellung den Verlauf der Wandleröltemperatur T_Wandler über eine bestimmte Zeit t(h). Dabei wird zur Ermittlung der Lebensdauerkennlinie in der Versuchsmatrix für Ölversuche der jeweilige Verlauf in einem Zyklus erfasst. Der Zyklus umfasst dabei den Start der entsprechenden Betriebsphase, das Ende der Betriebsphase, wobei die anschließende Abkühlphase eingeschlossen ist. Dies ist in der dargestellten Kennlinie anhand des Abknickens ersichtlich. Nach Abkühlung des Betriebsmittels des hydrodynamischen Drehzahl-/Drehmomentwandlers 4 wird die Ölprobe entnommen. Anhand dieser kann dann eine Festlegung hinsichtlich der Klassen für den Temperaturverlauf T_Wandler vorgenommen werden. Dies ist in 3d dargestellt. Dabei ist der Temperaturverlauf für das Betriebsmittel über die Betriebsdauer t(h) aufgetragen. Die einzelnen Temperaturen werden in eine Mehrzahl von Klassen, insbesondere I-Klassen und mit I = 1 bis n, eingeteilt. Hier beispielsweise beginnend mit Klasse 12, wobei Klasse 12 den gängigen Temperaturbereich zwischen 205 und 215°C wiederspiegelt. Die Klassierung der Betriebsmitteltemperatur ist nötig, um später einen Zusammenhang zwischen den aus Versuchen ermittelten Lebensdauerkennlinien und den Bedingungen im realen Straßenverkehr herstellen zu können. Die Ölalterung wird vorzugsweise anhand der Viskositäts-, TAN-Verläufe + IR-Spektrum erfasst. Die Ermittlung der Öllebensdauer in den jeweiligen Versuchen wird durch lineare und multiple Korrelation bestimmt. Aus diesen Werten ergibt sich dann eine sogenannte Betriebsmittellebensdauerkennlinie. Dabei werden die aus den einzelnen Ölversuchen ermittelten Lebensdauerkennlinien der untersuchten Betriebsmedien, insbesondere Öle, in einem doppellogarithmierten Diagramm aufgetragen. Auf der Y-Achse sind die Wandleröltemperatur T_Wandler und auf der X-Achse die Betriebsstunden t aufgetragen. Durch diesen logarithmierten Maßstab bilden die Lebensdauerkennlinien Regressionsgeraden. 4 verdeutlicht dabei beispielhaft eine derartige erfindungsgemäß entwickelte Öllebensdauerkennlinie. Diese Regressionsgerade wird durch eine Funktion angenähert. Diese Funktion wird mit Hilfe einer Schadensakkumulation errechnet. Dabei wird davon ausgegangen, dass die Steigung k dieser Geraden anhand einer Formel und zwei bekannten Punkten berechnet werden kann.
Aus der Schadensakkumulation ergeben sich gemäß 5 anhand der Klassierung die Ölwechselzeitpunkte. Das Betriebsmittel kann in den einzelnen Klassen bis zum Ölwechselzeitpunkt den jeweiligen Temperaturen über einen bestimmten Zeitanteil an Stunden ausgesetzt werden. Die Zeitanteile sind hier mit t_i dargestellt. t_I entspricht der maximal möglichen Betriebsdauer mit einer Temperatur der Klasse i. Aus den ermittelten Lebensdauerkurven werden dann die Ölwechselzeitpunkte bestimmt, wobei bei einer Schadenssumme von S = 1 das Betriebsmittel gewechselt werden sollte. Die Schadenssumme ergibt sich dabei nach nachfolgender Gleichung
mit

t_i': = Zeitanteil in Stunden der entsprechenden Klasse i
t_i: = maximal mögliche Zeit bei der Klasse i

Die Hinterlegung der Lebensdauerkennlinie kann in der Steuerung des entsprechenden zu überwachenden Aggregates oder eine dieser übergeordneten Steuerung erfolgen. Dies gilt auch für die Realisierung der Überwachungsfunktionen, d.h. insbesondere des Verfahrens der Schadensakkumulation.

1: Antriebsaggregat
2: Steuerung
3: Einrichtung
4: hydrodynamischer Drehzahl-/Drehmomentwandler
5: Einrichtung zur Erfassung der Zeitdauer des Vorliegens einer bestimmten Temperatur des Betriebsmittels des hydrodynamischen Drehzahl-/Drehmomentwandlers
6: Einrichtung zur Anzeige der Restlebensdauer

Claims

Verfahren zur Bestimmung des Zeitpunktes eines erforderlichen Wechsels für Betriebsmedium eines Antriebsaggregates, insbesondere Öl, während des Betriebes des Antriebsaggregates in Antriebssträngen, 1.1 bei welchem für das verwendete Betriebsmittel eine Lebensdauerkennlinie, welche die zeitliche Verfügbarkeit des Betriebsmittels als Funktion eines die Temperatur des Betriebsmittels während des Betriebes im Antriebsaggregat wenigstens mittelbar charakterisierende Größe charakterisiert, vorgegeben wird; 1.2 die Temperatur des Betriebsmittels wird während des Betriebes des Antriebsaggregates überwacht und die Zeitdauer des Auftretens einer Temperatur bestimmter Größe als Einzelschaden zu einer Schadenssumme aufsummiert; 1.3 es wird eine Grenzschadenssumme vordefiniert, die durch die Lebensdauerkennlinie vorgegeben ist oder aber als Funktion von dieser gebildet wird; 1.4 die Schadenssumme wird mit der Grenzschadenssumme verglichen und zumindest bei Erreichen der Grenzschadenssumme für eine bestimmte Temperatur ein erforderlicher Wechsel des Betriebsmittels signalisiert.
Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch die folgenden Merkmale: 2.1 die einzelnen Temperaturen werden in i-Klassen mit i = 1 ... n klassiert, wobei jede Klasse ein Temperaturintervall umfasst; 2.2 die Zeitanteile des Auftretens von Temperaturen eines Temperaturintervalls werden erfasst und als Schadenssumme aufsummiert und mit der Grenzschadenssumme verglichen.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der erforderliche Betriebsmittelwechsel bei Erreichen der Grenzschadenssumme über ein akustisches Signal angezeigt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der erforderliche Betriebsmittelwechsel bei Erreichen der Grenzschadenssumme über ein optisches Signal angezeigt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Einzelschäden für eine bestimmte Temperatur oder eine Temperaturklasse zu einer Schadenssumme aufsummiert werden und die Differenz zur Grenzschadenssumme gebildet wird, wobei die Restlebensdauer als Funktion der Differenz zwischen der Schadenssumme und der Grenzschadenssumme abgeleitet wird.
Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die verbleibende Restlebensdauer berechnet wird und optisch angezeigt.
Verfahren nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass die verbleibende Restlebensdauer akustisch angezeigt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die verbleibende Restlebensdauer für das Betriebsmittel in einer Speichereinheit hinterlegt und bei Bedarf ausgelesen wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die als Bestimmung für die Grenzschadenssumme zugrunde liegende Lebensdauerkennlinie aus Betriebsmittelversuchen ermittelt wird.
Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Versuche folgende Schritte umfassen: – Alterung von Betriebsmittelproben bei unterschiedlichen Temperaturen – Beurteilung der Ölalterung durch Ölanalyse – Festlegung von Grenzwerten für Parameter für das Betriebsmittel, beispielsweise TAN, IR-Spektrum – Bestimmung der Lebensdauerkennlinie aus den Grenzwerten für die Parameter.
Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass für die einzelnen Temperaturen aus den festgelegten Grenzwerten und Parameter theoretisch mögliche Einsatzzeiten festgelegt werden und diese und die Temperaturen in einem doppelalgorithmierten Diagramm aufgetragen werden.
Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Lebensdauerkennlinie durch folgende Gleichung beschreibbar ist:
t1: Zeitanteil t1 bei einer Temperatur T1 t2: Zeitanteil t2 bei einer Temperatur T2 T1: Temperatur T1 T2: Temperatur T2 k: Konstante (ölspezifisch, Steigung der Annäherung)
Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Lebensdauerkennlinie durch folgende Gleichung beschreibbar ist:
t1: Zeitanteil t1 bei einer Temperatur T1 t2: Zeitanteil t2 bei einer Temperatur T2 T1: Temperatur T1 T2: Temperatur T2 k: Konstante (ölspezifisch, Steigung der Annäherung)
Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Lebensdauerkennlinie durch folgende Gleichung beschreibbar ist:
t1: Zeitanteil t1 bei einer Temperatur T1 t2: Zeitanteil t2 bei einer Temperatur T2 T1: Temperatur T1 T2: Temperatur T2 k: Konstante (ölspezifisch, Steigung der Annäherung)
Verfahren nach Ansprüchen 12 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass die einzelnen Temperaturen in einen der Temperaturkollektiven klassiert sind.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Lebensdauerkennlinie für das Betriebsmittel in der dem entsprechenden Antriebsaggregat zugeordneten Steuereinrichtung hinterlegt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Lebensdauerkennlinie für ein bestimmtes Betriebsmittel und die Mittel zur Schadensakkumulation in einer, dem Antriebsaggregat übergeordneten Steuereinrichtung hinterlegt werden.