DE102007030454A1

DE102007030454A1 - System zur Steuerung der Antwortzeit eines Hydrauliksystems

Info

Publication number: DE102007030454A1
Application number: DE102007030454A
Authority: DE
Inventors: Ronald J. Holly Pierik
Original assignee: GM Global Technology Operations LLC
Current assignee: GM Global Technology Operations LLC
Priority date: 2006-06-30
Filing date: 2007-06-29
Publication date: 2008-01-03
Also published as: CN101096920B; CN101096920A; US20080000438A1; US7827944B2

Abstract

Ein Steuerungssystem und ein Verfahren für ein Hydrauliksystem (HS), das eine Fluidversorgung in einer Maschine steuert, umfasst ein Zeitgebermodul, das die Antwortzeit des HS ermittelt, um ein Erhöhen des Drucks der Fluidversorgung über einen vorbestimmten Schwellenwert infolge des Statusänderungsbefehls und/oder ein Verringern des Drucks der Fluidversorgung unter den vorbestimmten Schwellenwert infolge des Statusänderungsbefehls auszuführen. Ein Aktualisierungsmodul aktualisiert die gewünschte Zeit des HS auf der Grundlage der Antwortzeit des HS.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft Brennkraftmaschinen und insbesondere ein System zur Steuerung der Antwortzeit eines Hydrauliksystems.
Einlassventile steuern ein Eintreten eines Luft/Kraftstoffgemisches in Zylinder einer Brennkraftmaschine. Auslassventile steuern Gase, welche die Zylinder einer Brennkraftmaschine verlassen. Nockenwellenbuckel (oder "Nockenbuckel") an einer Nockenwelle drücken gegen die Ventile, um die Ventile zu öffnen, wenn die Nockenwelle rotiert. Federn an den Ventilen bringen die Ventile in eine geschlossene Position zurück. Der Zeitpunkt, die Dauer und der Öffnungsgrad oder der "Ventilhub" der Ventile können die Leistungsfähigkeit beeinflussen.
Wenn die Nockenwelle rotiert, öffnen und schließen die Nockenbuckel die Einlass- und Auslassventile im Takt mit der Bewegung des Kolbens. Es besteht eine direkte Beziehung zwischen der Gestalt der Nockenbuckel und der Weise, auf welche die Maschine bei verschiedenen Drehzahlen und Lasten arbeitet. Wenn sie bei niedrigen Drehzahlen läuft, sollten die Nockenbuckel idealerweise so gestaltet sein, dass sie das Einlassventil öffnen, wenn der Kolben anfangt, sich in dem Ansaughub nach unten zu bewegen. Allgemein sollte sich das Einlassventil schließen, wenn der Kolben das untere Ende seines Hubs erreicht, und dann öffnet sich das Auslassventil. Das Auslassventil schließt sich, wenn der Kolben den Auslasshub an dem höchsten Punkt seines Hubs abschließt.
Bei höheren Maschinendrehzahlen arbeitet diese Konfiguration für die Nockenbuckel jedoch nicht so gut. Wenn die Maschine beispielsweise bei 4000 U/min läuft, öffnen und schließen sich die Ventile 33-mal pro Sekunde. Bei dieser Drehzahl bewegt sich der Kolben sehr schnell. Das Luft/Kraftstoffgemisch, das in den Zylinder strömt, bewegt sich auch sehr schnell. Wenn sich das Einlassventil öffnet und der Kolben den Ansaughub beginnt, beginnt sich das Luft/Kraftstoffgemisch in dem Ansaugkanal zu beschleunigen und in den Zylinder zu bewegen. Zu dem Zeitpunkt, an dem der Kolben den tiefsten Punkt seines Ansaughubs erreicht, bewegt sich das Luft/Kraftstoffgemisch mit einer hohen Geschwindigkeit. Wenn das Einlassventil schnell geschlossen wird, stoppt die gesamte Luft/Kraftstoffströmung und tritt nicht in den Zylinder ein. Indem man das Einlassventil länger offen lässt, fährt das Moment des sich schnell bewegenden Luft/Kraftstoffgemisches damit fort, in den Zylinder zu strömen, wenn der Kolben seinen Verdichtungshub startet. Je schneller sich die Maschine dreht, desto schneller bewegt sich das Luft/Kraftstoffgemisch und umso länger sollte das Einlassventil geöffnet bleiben. Bei höheren Drehzahlen und höheren Lasten sollte das Ventil auch auf einen größeren Hubwert geöffnet werden. Dieser "Ventilhub" genannte Parameter wird durch das Profil des Nockenbuckels bestimmt. Ein starres Nockenbuckelprofil, welches das Ventil immer um denselben Betrag anhebt, arbeitet nicht bei allen Maschinendrehzahlen und -lasten gut. Starre Nockenbuckelprofile neigen dazu, die Maschinenleistungsfähigkeit sowohl bei Leerlauf als auch bei hohen Lasten zu beeinträchtigen.
Eine variable Ventilbetätigungstechnologie (VVA-Technologie, VVA von variable valve actuation) verbessert die Kraftstoffwirtschaftlichkeit, die Maschineneffizienz und/oder -leistung durch ein Modifizieren des Hubs, des Zeitpunkts und der Dauer des Ventilereignisses als eine Funktion von Maschinenbetriebszuständen. Zweistufige VVA-Systeme ermöglichen zwei diskrete Ventilereignisse an den Einlass- und/oder Auslassventilen. Das Maschinensteuerungsmodul (ECM von engine control module) wählt das optimale Ventilereignisprofil aus, das für jeden Maschinenbetriebszustand am vorteilhaftesten verwendet wird.
Ein Problem bei der Entwicklung und Anwendung des zweistufigen VVA-Systems ist die Variabilität der Antwortzeit eines Steuerungsventils (CV) und eines VVA-Hydrauliksteuerungssystems. Es steht eine begrenzte Zeitspanne zur Verfügung, um zweistufige Schaltrollenschlepphebel (SRFF von switching roller finger followers) zwischen einem Eingriff bei einem Ventilereignis und dem entsprechenden Teil des nächsten Ventilereignisses eines anderen Zylinders der Maschine umzuschalten, der durch das gleiche CV gesteuert wird. Wenn das CV veranlasst, dass eine Fluiddruckänderung in der Stößelfluidbohrung relativ zu dem kritischen Teil einer Ventilhubkurve zu früh auftritt, kann der SRFF-Armverriegelungsstift nur teilweise in Eingriff gebracht werden und dann außer Eingriff gebracht werden, nachdem das Ventil mit dem Hub begonnen hat. Dieses ungeplante Außer-Eingriff-bringen wird eine "kritische Verschiebung" genannt und kann bewirken, dass das Maschinenventil unkontrollierbar von dem Hochhubventilereignis auf das Niederhubventilereignis oder auf den Ventilsitz abfällt. Nach einer Anzahl solcher Ereignisse kann der SRFF-Arm oder das Ventil Zeichen eines beschleunigten Verschleißes oder einer Beschädigung zeigen.
Verschiedene Faktoren können eine Veränderung des Hydrauliksystems beeinflussen, einschließlich, aber nicht beschränkt auf, eine Maschinenölbelüftung, die Dauer eines Maschinenbetriebs, einen Verschleiß der Komponenten der Maschine, eine Verschlechterung der Fluidqualität über die Zeit, die Maschinentemperatur und/oder die Fluidviskosität. Diese Faktoren verstärken Veränderungen des Hydrauliksystems bei Maschinen und tragen zu dem beschleunigten Verschleiß und einer beschleunigten Beschädigung der Maschinenkomponenten bei.
Ein erfindungsgemäßes Steuerungssystem und -verfahren für ein Hydrauliksystem (HS), das eine Fluidversorgung in einer Maschine steuert, umfasst ein Zeitgebermodul, welches eine Antwortzeit des HS ermittelt, um ein Erhöhen eines Drucks der Fluidversorgung über einen vorbestimmten Schwellenwert infolge eines Statusänderungsbefehls und/oder ein Verringern des Drucks der Fluidversorgung unter den vorbestimmten Schwellenwert infolge des Statusänderungsbefehls auszuführen. Ein Aktualisierungsmodul aktualisiert die gewünschte Zeit des HS auf der Grundlage der Antwortzeit des HS.
Gemäß anderen Merkmalen misst ein Drucksensor den Druck der Fluidversorgung. Ein Steuerungsventil (CV) steuert die Fluidversorgung. Ein Befehlsmodul erzeugt und überträgt selektiv den Statusänderungsbefehl an das CV, wenn die Maschine eine Betriebsartenänderung benötigt und die Maschine in einem vorbestimmten Betriebsbereich arbeitet.
Gemäß noch anderen Merkmalen speichert das Zeitgebermodul einen ersten Zeitpunkt, wenn das Befehlsmodul den Statusänderungsbefehl an das CV überträgt, und es speichert einen zweiten Zeitpunkt, wenn ein Vergleichermodul detektiert, dass der Druck der Fluidversorgung den vorbestimmten Schwellenwert überschritten hat und/oder unter den vorbestimmten Schwellenwert gefallen ist. Die Antwortzeit des HS basiert auf einer Differenz zwischen dem ersten Zeitpunkt und dem zweiten Zeitpunkt.
Gemäß noch anderen Merkmalen wird die gewünschte Zeit des HS in einer Nachschlagetabelle indiziert, welche eine Funktion vorbestimmter Maschinenbetriebszustände ist. Das Aktualisierungsmodul aktualisiert die gewünschte Zeit auf die Antwortzeit, wenn die Antwortzeit einen vorbestimmten Zeitbereich um die gewünschte Zeit für den vorbestimmten Betriebszustand herum überschreitet. Der Maschinenbetriebszustand basiert auf einer Maschinendrehzahl und/oder einer Maschinenspannung und/oder einer Maschinentemperatur und/oder einer Fluidtemperatur.
Ein Steuerungssystem zur Steuerung eines Hydrauliksystems (HS) in einer Maschine umfasst einen Drucksensor, der einen Druck einer Fluidversorgung misst. Ein Steuerungsventil (CV) des HS steuert die Fluidversorgung. Ein Steuerungsmodul steht mit dem Drucksensor in Verbindung. Das Steuerungsmodul erzeugt und überträgt selektiv einen Statusänderungsbefehl an das CV. Das Steuerungsmodul ermittelt eine Antwortzeit des HS auf ein Erhöhen des Drucks der Fluidversorgung über einen vorbestimmten Schwellenwert infolge des Statusänderungsbefehls und/oder auf ein Abnehmen des Drucks der Fluidversorgung unter den vorbestimmten Schwellenwert infolge des Statusänderungsbefehls. Das Steuerungsmodul aktualisiert eine gewünschte Zeit des HS auf der Grundlage der Antwortzeit des HS.
Gemäß anderen Merkmalen erzeugt und überträgt das Steuerungsmodul selektiv den Statusänderungsbefehl an das CV, wenn die Maschine eine Betriebsartenänderung benötigt und die Maschine in einem vorbestimmten Betriebsbereich arbeitet. Das Steuerungsmodul speichert einen ersten Zeitpunkt beim Erzeugen des Statusänderungsbefehls und speichert einen zweiten Zeitpunkt beim Detektieren, dass der Druck der Fluidversorgung einen vorbestimmten Schwellenwert überschritten hat und/oder unter den vorbestimmten Schwellenwert gefallen ist. Die Antwortzeit des HS basiert auf einer Differenz zwischen dem ersten Zeitpunkt und dem zweiten Zeitpunkt. Die gewünschte Zeit des HS wird in einer Nachschlage tabelle indiziert, die eine Funktion vorbestimmter Maschinenbetriebszustände ist.
Gemäß noch anderen Merkmalen aktualisiert das Steuerungsmodul die gewünschte Zeit auf den Wert der Antwortzeit, wenn die Antwortzeit einen vorbestimmten Zeitbereich der gewünschten Zeit für den Maschinenarbeitspunkt überschreitet. Maschinenarbeitspunkte basieren auf einer Maschinendrehzahl und/oder einer Maschinenspannung und/oder einer Maschinentemperatur und/oder einer Fluidtemperatur.
Nachfolgend wird die Erfindung rein beispielhaft anhand einer vorteilhaften Ausführungsform unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung beschrieben, in der:
1 ein beispielhaftes Fahrzeug darstellt, das ein Maschinensteuerungsmodul (ECM) umfasst, welches mit Maschinensensoren in Verbindung steht und das Steuerungsventil (CV) eines Schaltrollenschlepphebelmechanismus (SRFF-Mechanismus) steuert;
2 eine dreidimensionale Ansicht des SRFF-Mechanismus ist;
3 eine Querschnittsansicht durch den SRFF-Mechanismus ist;
4 ein Funktionsblockdiagramm eines Steuerungssystems zur Steuerung der Antwortzeit eines Hydrauliksystems gemäß der vorliegenden Erfindung ist; und
5 ein Flussdiagramm ist, das die beispielhaften Schritte darstellt, die von einem Steuerungssystem zur Steuerung der Antwortzeit eines Hydrauliksystems gemäß der vorliegenden Erfindung durchgeführt werden.
Die nachfolgende Beschreibung der bevorzugten Ausführungsform ist rein beispielhafter Natur und ist keinesfalls dafür gedacht, die Erfindung, ihre Anwendung oder Verwendungen zu begrenzen. Zum Zweck der Klarheit werden in den Zeichnungen die gleichen Bezugszeichen verwendet, um ähnliche Elemente zu bezeichnen. In diesem Kontext bezieht sich der Begriff "Modul" auf einen anwendungsspezifischen integrierten Schaltkreis (ASIC), einen elektronischen Schaltkreis, einen Prozessor (gemeinsam genutzt, dezidiert oder Gruppe) und einen Speicher, die ein oder mehrere Software- oder Firmwareprogramme ausführen, einen Schaltungslogikschaltkreis und/oder andere geeignete Komponenten, welche die beschriebene Funktionalität bereitstellen.
Auf 1 Bezug nehmend umfasst ein beispielhaftes Fahrzeug 10 eine Maschine 12, ein Getriebe 14 und ein Maschinensteuerungsmodul (ECM) 16. Die Arbeitsweise eines zweistufigen Schaltrollenschlepphebelmechanismus 28 (SRFF-Mechanismus) wird durch ein Steuerungsventil (CV) 30 gesteuert, das eine (nicht gezeigte) Fluidversorgung an einen hydraulischen Ventilspielausgleich 29 steuert. Das ECM 16 überwacht den Betrieb des Fahrzeugs 10 unter Verwendung verschiedener Maschinensensoren. Das ECM 16 steht mit einem Fluiddrucksensor 18, einem Maschinendrehzahlsensor 22, einem Maschinenspannungssensor 24 und einem Maschinentemperatursensor 26 in Verbindung. Der Fluiddrucksensor 18 erzeugt ein Signal, das den Fluiddruck in einer (nicht gezeigten) Fluidbohrung des hydraulischen Ventilspielausgleichs 29 anzeigt, und der Maschinendrehzahlsensor 22 erzeugt ein Signal, das eine Maschinendrehzahl (U/min) anzeigt. Bei verschiedenen Ausführungsformen kann der Fluiddrucksensor 18 in anderen starren Maschinenfluidbohrungen angeordnet sein, die umfassen, aber nicht beschränkt sind auf, eine (nicht gezeigte) Nockenphasenstellerbohrung. Der Maschinenspannungssensor 24 erzeugt ein Signal, das die Betriebsspannung des elektrischen Systems der Maschine anzeigt, und der Maschinentemperatursensor 26 erzeugt ein Signal, das die Betriebstemperatur der Maschine anzeigt. Das ECM 16 umfasst einen Speicher 20, der, wie in 4 abgebildet ist, eine Nachschlagetabelle 50 speichert, die zum Befehlen, dass das CV 30 die Betriebsart des SRFF-Mechanismus 28 umschalten soll, verwendet wird. Bei verschiedenen Ausführungsformen kann befohlen werden, dass spezielle Betriebsarten des SRFF 28 vom Betrieb deaktiviert werden, anstelle dass zwischen Betriebsarten des SRFF-Mechanismus 28 umgeschaltet wird. Solche Ausführungsformen sind in der Technik bekannt und umfassen, sind aber nicht beschränkt auf, Ventilabschaltungssysteme.
Nun auf 2 und 3 Bezug nehmend ist ein Schaltrollenschlepphebel-Mechanismus 28 (SRFF-Mechanismus) schematisch dargestellt. Es ist festzustellen, dass der SRFF-Mechanismus 28 rein beispielhafter Natur ist. Der SRFF-Mechanismus 28 umfasst eine Innenarmbaugruppe 150 und eine Außenarmbaugruppe 152, die durch einen Drehstift 154 drehbar verbunden sind. Die Innenarmbaugruppe 150 umfasst einen Niederhubkontakt 156, der mit einem (nicht gezeigten) Niederhubnockenbuckel einer (nicht gezeigten) Nockenwelle gekoppelt ist. Die Außenarmbaugruppe 152 umfasst, wie in 2 abgebildet ist, ein Paar von Hochhubkontakten 158a, 158b, die für einen Kontakt mit einem Paar von (nicht gezeigten) Hochhubnockenbuckeln der Nockenwelle eingerichtet sind und an beiden Seiten des Niederhubkontakts 156 angeordnet sind. Die Innenarmbaugruppe 150 definiert einen Hohlraum 160, in welchen ein Abschnitt eines (nicht gezeigten) hydraulischen Ventilspielausgleichs eingeführt werden kann und um welchen sich die Innenarmbaugruppe 150 auch drehen kann.
Wie in 3 abgebildet ist, enthält ein Verriegelungsstiftgehäuse 162 Verriegelungsstifte 164a, 164b. Die Verriegelungsstifte 164a, 164b begrenzen die unabhängige Bewegung der Außenarmbaugruppe 152 von der Innenarmbaugruppe 150 um den Drehstift 154, wenn sich die Verriegelungsstifte 164a, 164b in einer Eingriffsstellung befinden. Die Endseiten 165a, 165b der Verriegelungsstifte 164a bzw. 164b stehen in Fluidverbindung mit einer Fluiddruckquelle 166, beispielsweise einer (nicht gezeigten) Fluidversorgung. Die Fluidversorgung wird von dem (nicht gezeigten) hydraulischen Ventilspielausgleich durch ein Fluidversorgungsloch 168 in das Verriegelungsstiftgehäuse 162 eingespeist.
Die Fluidversorgung von dem hydraulischen Ventilspielausgleich wird durch ein Solenoid oder CV gesteuert, wie es in 1 bei 30 abgebildet ist. Bei vorbestimmten Maschinenbetriebsbereichen kann das ECM, wie es in 1 bei 16 abgebildet ist, das CV 30 dazu veranlassen, die Fluidversorgung von dem hydraulischen Ventilspielausgleich von einem (nicht gezeigten) niedrigeren Druck (P1) auf einen (nicht gezeigten) höheren Druck (P2) in dem Verriegelungsstiftgehäuse 162 umzuschalten. Wenn der Fluiddruck (P2) hoch genug ist, reicht der auf die Verriegelungsstifte 164a, 164b ausgeübte Druck aus, um den durch die Federn 170a, 170b bereitgestellten Widerstand zu überwinden, was dazu führt, dass die Verriegelungsstifte 164a, 164b aus ihrer (gezeigten) eingezogenen Stellung in eine (nicht gezeigte) Eingriffsstellung ausgefahren werden. Während sich die Verriegelungsstifte 164a, 164b in einer Eingriffsstellung befinden, ist die Außenarmbaugruppe 152 mit der Innenarmbaugruppe 150 verriegelt, und die Außenarmbaugruppe 152 veranlasst, dass das (nicht gezeigte) Ventil der (nicht gezeigten) Hochhubnocke folgt, die mit den Hochhubkontakten 158a, 158b gekoppelt ist.
3 stellt den SRFF-Mechanismus 28 zum Betrieb in einer Niederhub-Betriebsart eingerichtet dar. Bei einem "normalen" Betrieb (Fluiddruckversorgung bei P1) oder einer "Niederhub"-Betriebsart veranlasst der Niederhubnockenbuckel die Innenarmbaugruppe 150, sich in eine zweite Stellung gemäß der vorgeschriebenen Geometrie der Niederhubnocke zu drehen und dadurch ein (nicht gezeigtes) Ventil um einen ersten vorbestimmten Betrag zu öffnen. Bei verschiedenen Ausführungsformen kann ein unterschiedliches Hubprofil für eine niedrige Betriebsart für jedes der benachbarten Ventile in einem beliebigen gegebenen Zylinder existieren. Der Druck im Inneren des Verriegelungsstiftgehäuses 162 ist niedrig genug, so dass die Verriegelungsstifte 164a, 164b in der eingezogenen Stellung verbleiben. Die Niederdruckfluidversorgung (P1), welche an dem Hohlraum 160 in die Innenarmbaugruppe 150 eintritt und durch den hydraulischen Ventilspielausgleich gespeist wird, weist einen Druck auf, der nicht ausreicht, um die Feder 170 zusammenzudrücken und die Verriegelungsstifte 164a, 164b zum Eingreifen zu veranlassen, um die Innenarmbaugruppe 150 für eine Bewegung in Abhängigkeit von der Außenarmbaugruppe 152 zu verriegeln. In diesem Zustand bewegt sich das (nicht gezeigte) Ventil aufgrund der (nicht gezeigten) Niederhubnocke, die mit dem Niederhubkontakt des Innenarms (150) gekoppelt ist.
Bei einer (nicht gezeigten) Hochhub-Betriebsart weist das ECM 16 das CV 30 an, den Fluiddruck in dem Verriegelungsstiftgehäuse 162 auf einen höheren Druckzustand (P2) zu erhöhen, der ausreicht, dass die Verriegelungsstifte 164a, 164b die Federn 170a bzw. 170b zusammendrücken und sich in einer Eingriffsstellung befinden, was dazu führt, dass die Außenarmbaugruppe 152 mit dem inneren Niederhubarm 150 verriegelt ist, wodurch verhindert wird, dass sich diese unabhängig um den Drehstift 154 dreht. Die Außenarmbaugruppe 152 dreht sich gemäß der Hochhubnockenbuckelgeometrie in eine dritte Stellung, was bewirkt, dass sich das Ventil um einen zweiten vorbestimmten Betrag öffnet, der größer als der erste vorbestimmte Betrag ist. Die vorliegende Erfindung erkennt, dass bei verschiedenen Ausführungsformen ein Umschalten der Fluidversorgung von P1 zu P2 bewirken kann, dass sich die Verriegelungsstifte 164a, 164b zurückziehen und damit die Außenarmbaugruppe 152 aus dem Eingriff mit der Innenarmbaugruppe 150 lösen und das (nicht gezeigte) Ventil am Folgen der (nicht gezeigten) Hochhubnocke, die mit den Hochhubkontakten 158 gekoppelt ist, hindern.
Zusätzlich sieht die vorliegende Erfindung weitere Ausführungsformen vor, die ein Beibehalten einer Fluidversorgung bei einem Druckzustand von P2 erfordern können, bei welchen P2 den "normalen" Betrieb des SRFF-Mechanismus 28 darstellt. Bei solchen Ausführungsformen weist das ECM 16 das CV 30 an, den Fluiddruck in dem Verriegelungsstiftgehäuse 162 auf einen niedrigeren Druckzustand (P1) zu verringern, um die Verriegelungsstifte 164a, 164b in Eingriff oder außer Eingriff zu bringen. Die vorliegende Erfindung sieht ferner eine Ausführungsform vor, die einen einzigen Verriegelungsstift 164 aufweist, der zum Eingriff in die Außenarmbaugruppe 152 dient.
Nun auf 4 Bezug nehmend umfasst ein hydraulisches Steuerungssystem 32 ein Überwachen und Übertragen von Signalen, die von Maschinensensoren empfangen werden, welche umfassen, aber nicht beschränkt sind auf, den Maschinendrehzahlsensor 22, den Maschinenspannungssensor 24 und den Maschinentemperatursensor 26. Ein zweistufiges Änderungsflag 34 zeigt an, dass die Maschine eine Änderung der Hubbetriebsart des SRFF-Mechanismus 28 benötigt, um einen geeigneten Ma schinenbetrieb aufrechtzuerhalten. Ein SRFF-Positionierungsmodul 38 überwacht das zweistufige Änderungsflag 34 und vergleicht die gemessene Maschinenbetriebsdrehzahl RPM_op, die von dem Maschinendrehzahlsensor 22 empfangen wird, mit einem vorbestimmten Drehzahlbereich. Wenn der Wert von RPM_op in dem vorbestimmten Drehzahlbereich liegt und das zweistufige Änderungsflag 34 gesetzt ist, aktiviert das SRFF-Positionierungsmodul 38 das CV-Befehlsmodul 40.
Das Befehlsmodul 40 befiehlt dem CV 30, seinen Betriebsstatus zu ändern, indem es einen Statusänderungsbefehl erzeugt und an das CV 30 überträgt. Gemäß dem Statusänderungsbefehl schaltet das CV 30 die Fluidversorgung, mit welcher das Verriegelungsstiftgehäuse 162 über den hydraulischen Ventilspielausgleich versorgt wird, von einem niedrigen Druckzustand (P1) auf einen höheren Druckzustand (P2) um. Wenn das Befehlsmodul 40 dem CV 30 befiehlt, seinen Status zu ändern, speichert ein Zeitgebermodul 42 die Uhrzeit dieses Befehls als T_a. Ein Vergleichermodul 44 überwacht den Fluiddrucksensor 18 und vergleicht den Druck in der Fluidbohrung des hydraulischen Ventilspielausgleichs 29 mit einem vorbestimmten Druckschwellenwert. Wenn das Vergleichermodul 44 ein Signal von dem Fluiddrucksensor 18 detektiert, dass der durch die Fluidversorgung in der Fluidbohrung des hydraulischen Ventilspielausgleichs 29 ausgeübte Druck einen vorbestimmten Schwellenwert überschritten hat oder darunter gefallen ist, speichert das Zeitgebermodul 42 diese zweite Uhrzeit als T_b. Das Zeitgebermodul 42 berechnet dann die Zeitdifferenz zwischen T_a und T_b als die Antwortzeit T_act des CV 30 auf den Statusänderungsbefehl.
Ein Aktualisierungsmodul 46 empfängt Signale von dem Maschinendrehzahlsensor 22, dem Maschinenspannungssensor 24 und dem Maschinentemperatursensor 26, welche den Maschinenbetriebszustand anzeigen.
Das Aktualisierungsmodul 46 ruft dann aus einer Nachschlagetabelle 50 eine gewünschte Zeit T_des für das CV 30 ab, welche dem Maschinenbetriebszustand entspricht, der durch das Aktualisierungsmodul 46 detektiert wurde. Das Aktualisierungsmodul 46 vergleicht den Wert von T_act mit T_des. Wenn der Wert von T_act einen vorbestimmten Zeitbereich um T_des herum überschritten hat, weist das Aktualisierungsmodul 46 T_des einen neuen Wert zu, indem es T_des gleich T_act setzt, und speichert den neuen T_des-Wert in der Nachschlagetabelle 50 als eine Funktion des Maschinenbetriebszustands.
Nun auf 5 Bezug nehmend wird das hydraulische Steuerungssystem 32 genauer beschrieben. Wenn bei Schritt 100 die Maschine 12 eingeschaltet ist, wird das ECM 16 betriebsbereit sein und weitergehen zu Schritt 102. Wenn die Maschine nicht eingeschaltet ist, wird das ECM 16 nicht betriebsbereit sein und das hydraulische Steuerungssystem 32 wird nicht gestartet werden. Bei Schritt 102 ermittelt das SRFF-Positionierungsmodul 38, ob die Maschine in einem vorbestimmten Drehzahlbereich arbeitet. Der vorbestimmte Drehzahlbereich ist ein maschinen- und mechanismusspezifischer Bereich. Wenn die Maschinenbetriebsdrehzahl RPM_op nicht in dem vorbestimmten Drehzahlbereich liegt, endet der Prozess.
Wenn die RPM_op in dem vorbestimmten Drehzahlbereich liegt, ermittelt das SRFF-Positionierungsmodul 38 bei Schritt 104, ob ein zweistufiges Änderungsflag 34 gesetzt ist, was anzeigt, dass die Maschine eine Änderung bei der Hubbetriebsart des SRFF-Mechanismus 28 benötigt. Wenn eine Positionsänderung des SRFF-Mechanismus 28 nicht benötigt wird und das zweistufige Änderungsflag 34 nicht gesetzt ist, endet der Prozess. Wenn das zweistufige Änderungsflag 34 gesetzt ist, aktiviert das SRFF-Positionierungsmodul 38 das Befehlsmodul 40. Bei Schritt 106 erzeugt das Befehlsmodul 40 einen Statusänderungsbefehl und überträgt ihn, wodurch das CV 30 angewiesen wird, seinen Betriebsstatus zu ändern, indem es die dem Verriegelungsstiftgehäuse 162 bereitgestellte Fluidversorgung entweder von einem niedrigen Druckzustand (P1) zu einem höheren Druckzustand (P2) oder von P2 zu P1 umschaltet. Zusätzlich speichert das Zeitgebermodul 42 bei Schritt 106 den Zeitpunkt des Statusänderungsbefehls als einen ersten Zeitpunkt T_a.
Wenn das Vergleichermodul 44 bei Schritt 108 detektiert, dass der durch die Änderung bei der Fluidversorgung ausgeübte Druck einen vorbestimmten Druckschwellenwert in dem Verriegelungsstiftgehäuse 162 entweder überschritten hat oder darunter gefallen ist, speichert das Zeitgebermodul 42 den entsprechenden Zeitpunkt als einen zweiten Zeitpunkt T_b. Bei Schritt 110 berechnet das Zeitgebermodul 42 die Zeitdifferenz zwischen T_a und T_b als T_act. Die Antwortzeit des hydraulischen Steuerungssystems 32 basiert auf T_act. Bei Schritt 112 ermittelt das Aktualisierungsmodul 46 den Maschinenbetriebszustand, indem es den Maschinendrehzahlsensor 22, den Maschinenspannungssensor 24 und den Maschinentemperatursensor 26 überwacht.
Bei Schritt 114 ruft das Aktualisierungsmodul 46 eine gewünschte Zeit für das hydraulische Steuerungssystem 32, T_des, aus einer Nachschlagetabelle 50 ab, welche dem Maschinenbetriebszustand in Schritt 112 entspricht. Bei Schritt 116 vergleicht das Aktualisierungsmodul 46 den Wert von T_act mit T_des. Wenn das Aktualisierungsmodul 46 ermittelt, dass T_act in einem vorbestimmten Zeitbereich um T_des herum liegt, endet der Prozess. Wenn das Aktualisierungsmodul 46 ermittelt, dass T_act den vorbestimmten Zeitbereich um T_des herum überschritten hat, weist das Aktualisierungsmodul 46 T_des einen neuen Wert zu, indem es bei Schritt 118 T_des gleich T_act setzt. Bei Schritt 120 speichert die Nachschlagetabelle 50 den Wert von T_des als eine Funktion des Maschinenarbeitspunkts, der bei Schritt 112 gelesen wurde. Der Prozess endet bei Schritt 122. Es ist wichtig, darauf hinzuweisen, dass die Anwendbarkeit der vorliegenden Erfindung nicht auf Ausführungsformen beschränkt ist, die eine SRFF-Technologie verwenden, sondern dass sie zusätzlich auf Ventiltriebtechnologien anwendbar ist, welche ein CV verwenden, um die Aktivierung eines Hydrauliksystems zur Regelung von Ventilereignissen zu steuern. Solche Ventiltriebtechnologien umfassen, sind aber nicht beschränkt auf, Technologien der bedarfsabhängigen Zylinderabschaltung (Displacement an Demand) und andere verwandte VVA-Technologien.
Zusätzlich ist der Schutzumfang der Erfindung nicht auf Ausführungsformen beschränkt, die nur Maschinenkomponenten oder Systemsteuerungsventile implementieren. Die aktuelle Erfindung ist auf verschiedene Systeme anwendbar, die Ventilsteuerungsoperationen anwenden, welche umfassen, aber nicht beschränkt sind auf, Getriebedrehmomentwandler, Kupplungen und Bremsen.
Zusammengefasst umfassen ein Steuerungssystem und -verfahren für ein Hydrauliksystem (HS), das eine Fluidversorgung in einer Maschine steuert, ein Zeitgebermodul, das die Antwortzeit des HS ermittelt, um ein Erhöhen des Drucks der Fluidversorgung über einen vorbestimmten Schwellenwert infolge des Statusänderungsbefehls und/oder ein Verringern des Drucks der Fluidversorgung unter den vorbestimmten Schwellenwert infolge des Statusänderungsbefehls auszuführen. Ein Aktualisierungsmodul aktualisiert die gewünschte Zeit des HS auf der Grundlage der Antwortzeit des HS.

Claims

Steuerungssystem für ein Hydrauliksystem (HS), das eine Fluidversorgung in einer Maschine steuert, umfassend: ein Zeitgebermodul, das eine Antwortzeit des HS ermittelt, um ein Erhöhen eines Drucks der Fluidversorgung über einen vorbestimmten Schwellenwert infolge eines Statusänderungsbefehls und/oder ein Vermindern des Drucks der Fluidversorgung unter den vorbestimmten Schwellenwert infolge des Statusänderungsbefehls auszuführen; und ein Aktualisierungsmodul, das eine gewünschte Zeit des HS auf der Grundlage der Antwortzeit des HS aktualisiert.
Steuerungssystem nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch einen Drucksensor, der den Druck der Fluidversorgung misst.
Steuerungssystem nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch ein Steuerungsventil (CV) des HS, das die Fluidversorgung steuert; und ein Befehlsmodul, das den Statusänderungsbefehl selektiv erzeugt und an das CV überträgt, wenn die Maschine eine Betriebsartenänderung benötigt und die Maschine in einem vorbestimmten Betriebsbereich arbeitet.
Steuerungssystem nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Zeitgebermodul einen ersten Zeitpunkt speichert, wenn das Befehlsmodul den Statusänderungsbefehl an das CV überträgt, und einen zweiten Zeitpunkt speichert, wenn ein Vergleichermodul detektiert, dass der Druck der Fluidversorgung den vorbestimmten Schwellenwert überschritten hat und/oder unter den vorbestimmten Schwellenwert gefallen ist, wobei die Antwortzeit des HS auf einer Differenz zwischen dem ersten Zeitpunkt und dem zweiten Zeitpunkt basiert.
Steuerungssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die gewünschte Zeit des HS in einer Nachschlagetabelle indiziert ist, welche eine Funktion von vorbestimmten Maschinenbetriebszuständen ist.
Steuerungssystem nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Aktualisierungsmodul die gewünschte Zeit auf gleich der Antwortzeit aktualisiert, wenn die Antwortzeit einen vorbestimmten Zeitbereich um die gewünschte Zeit für den vorbestimmten Maschinenbetriebszustand herum überschreitet.
Steuerungssystem nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Maschinenbetriebszustand auf einer Maschinendrehzahl und/oder einer Maschinenspannung und/oder einer Maschinentemperatur und/oder einer Fluidtemperatur basiert.
Verfahren zur Steuerung eines Hydrauliksystems (HS), das eine Fluidversorgung in einer Maschine steuert, das umfasst, dass eine Antwortzeit des HS ermittelt wird, um ein Erhöhen eines Drucks der Fluidversorgung über einen vorbestimmten Schwellenwert infolge eines Statusänderungsbefehls und/oder ein Verringern des Drucks der Fluidversorgung unter den vorbestimmten Schwellenwert infolge des Statusänderungsbefehls auszuführen; und ein Aktualisieren einer gewünschten Zeit des HS auf der Grundlage der Antwortzeit des HS.
Verfahren nach Anspruch 8, gekennzeichnet durch ein Messen des Drucks der Fluidversorgung.
Verfahren nach Anspruch 9, gekennzeichnet durch ein selektives Erzeugen und Übertragen des Statusänderungsbefehls an ein Steuerungsventil (CV) des HS, wenn die Maschine eine Betriebsartenänderung benötigt und die Maschine in einem vorbestimmten Betriebsbereich arbeitet.
Verfahren nach Anspruch 10, gekennzeichnet durch ein Speichern eines ersten Zeitpunkts, wenn der Statusänderungsbefehl an das CV übertragen wird; und ein Speichern eines zweiten Zeitpunkts, wenn der Druck der Fluidversorgung einen vorbestimmten Schwellenwert überschritten hat und/oder unter den vorbestimmten Schwellenwert gefallen ist, wobei die Antwortzeit des HS auf einer Differenz zwischen dem ersten Zeitpunkt und dem zweiten Zeitpunkt basiert.
Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die gewünschte Zeit des HS in einer Nachschlagetabelle indiziert wird, welche eine Funktion von vorbestimmten Maschinenbetriebszuständen ist, und wobei die gewünschte Zeit auf gleich der Antwortzeit aktualisiert wird, wenn die Antwortzeit einen vorbestimmten Zeitbereich um die gewünschte Zeit für den vorbestimmten Maschinenbetriebszustand herum überschreitet.
Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Maschinenbetriebszustand auf einer Maschinendrehzahl und/oder einer Maschinenspannung und/oder einer Maschinentemperatur und/oder einer Fluidtemperatur basiert.
Steuerungssystem zur Steuerung eines Hydrauliksystems (HS) in einer Maschine, das umfasst: einen Drucksensor, der einen Druck misst, der durch eine Fluidversorgung ausgeübt wird; ein Steuerungsventil (CV) des HS, das die Fluidversorgung steuert; und ein Steuerungsmodul, das mit dem Drucksensor in Verbindung steht, das einen Statusänderungsbefehl selektiv erzeugt und an das CV überträgt, das eine Antwortzeit des HS aus einem Ansteigen des Drucks der Fluidversorgung über einen vorbestimmten Schwellenwert infolge des Statusänderungsbefehls und/oder ein Abfallen des Drucks des Fluids unter den vorbestimmten Schwellenwert infolge des Statusänderungsbefehls ermittelt, und das eine ge wünschte Zeit des HS auf der Grundlage der Antwortzeit des HS aktualisiert.
Steuerungssystem nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass das Steuerungsmodul den Statusänderungsbefehl selektiv erzeugt und an das CV überträgt, wenn die Maschine eine Betriebsartenänderung benötigt und die Maschine in einem vorbestimmten Betriebsbereich arbeitet.
Steuerungssystem nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass das Steuerungsmodul bei Übertragung des Statusänderungsbefehls an das CV einen ersten Zeitpunkt speichert und bei Detektion, dass der Druck der Fluidversorgung einen vorbestimmten Schwellenwert überschritten hat und/oder unter den vorbestimmten Schwellenwert gefallen ist, einen zweiten Zeitpunkt speichert, wobei die Antwortzeit des HS auf einer Differenz zwischen dem ersten Zeitpunkt und dem zweiten Zeitpunkt basiert.
Steuerungssystem nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die gewünschte Zeit des HS in einer Nachschlagetabelle indiziert ist, welche eine Funktion vorbestimmter Maschinenbetriebszustände ist.
Steuerungssystem nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass das Steuerungsmodul die gewünschte Zeit auf gleich der Antwortzeit aktualisiert, wenn die Antwortzeit einen vorbestimmten Zeitbereich um die gewünschte Zeit für den Maschinenbetriebszustand herum überschreitet.
Steuerungssystem nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass der Maschinenbetriebszustand auf einer Maschinendrehzahl und/oder einer Maschinenspannung und/oder einer Maschinentemperatur und/oder einer Fluidtemperatur basiert.