DE102008034974B4 - Method for adjusting the power transmission of a hydrodynamic machine - Google Patents
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Abstract
Verfahren zum Einstellen der Leistungsübertragung einer hydrodynamischen Maschine, insbesondere eines hydrodynamischen Retarders (1), mit einem externen Arbeitsmediumkreislauf, insbesondere eines Kraftfahrzeugs, mit den folgenden Schritten: 1.1 in Abhängigkeit einer manuell oder automatisch vorgegebenen Größe (12) für eine einzustellende Leistungsübertragung oder ein einzustellendes in der hydrodynamischen Maschine zu übertragendes Moment wird ein Strömungsquerschnitt für Arbeitsmedium, das in einen durch zwei Schaufelräder gebildeten Arbeitsraum (2) der hydrodynamischen Maschine und aus diesem heraus strömt, vergrößert oder verringert, um das Arbeitsmediumvolumen im Arbeitsraum (2), mittels welchem Leistung und Drehmoment in der hydrodynamischen Maschine übertragen wird, zu variieren; wobei 1.2 die Änderung des Strömungsquerschnittes für Arbeitsmedium mittels eines Regelventils (3) bewirkt wird, das mittels einer Regeleinrichtung (4) betätigt wird; dadurch gekennzeichnet, dass 1.3 der Druck (Gehäusedruck pG,ist) des Arbeitsmediums in einem Raum (5) außerhalb des Arbeitsraumes (2) und innerhalb eines Gehäuses (6), das die Schaufelräder wenigstens teilweise umschließt, wobei der Gehäusedruck pG,ist von der Änderung des Strömungsquerschnittes für Arbeitsmedium mittels des Regelventils (3) abhängig ist, gemessen wird und als Eingangsgröße der Regeleinrichtung (4) übermittelt wird; und 1.4 die Regeleinrichtung (4) das Regelventil (3) in Abhängigkeit des übermittelten Gehäusedruckes im Gehäuse (6) betätigt.Method for setting the power transmission of a hydrodynamic machine, in particular a hydrodynamic retarder (1), with an external working medium circuit, in particular of a motor vehicle, with the following steps: 1.1 depending on a manually or automatically predetermined variable (12) for a power transmission to be set or a to be set In the hydrodynamic machine to be transmitted torque, a flow cross-section for working fluid, which flows into a formed by two paddle wheels working space (2) of the hydrodynamic engine and out of this, increased or decreased to the working fluid volume in the working space (2), by means of which and Torque is transmitted in the hydrodynamic machine, to vary; wherein 1.2 the change of the flow cross-section for working medium is effected by means of a control valve (3) which is actuated by means of a control device (4); characterized in that 1.3 the pressure (housing pressure pG, is) of the working medium in a space (5) outside the working space (2) and within a housing (6) which at least partially encloses the paddle wheels, wherein the housing pressure pG, is of the Changing the flow cross-section for working fluid by means of the control valve (3) is dependent, is measured and transmitted as an input variable of the control device (4); and 1.4 the control device (4) actuates the control valve (3) as a function of the transmitted housing pressure in the housing (6).
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Einstellen der Leistungsübertragung einer hydrodynamischen Maschine, insbesondere eines hydrodynamischen Retarders, mit einem externen Arbeitsmediumkreislauf, insbesondere eines Kraftfahrzeugs.The present invention relates to a method for adjusting the power transmission of a hydrodynamic machine, in particular a hydrodynamic retarder, with an external working medium circuit, in particular of a motor vehicle.
Hydrodynamische Maschinen weisen einen Arbeitsraum auf, der mit einem Arbeitsmedium befüllbar ist, um Antriebsleistung beziehungsweise Drehmoment von einem Primärrad der hydrodynamischen Maschine, auch Pumpenrad genannt, auf ein Sekundärrad, auch Turbinenrad genannt, zu übertragen. Bei einem hydrodynamischen Retarder ist das Turbinenrad stationär, deshalb auch Stator genannt, und ermöglicht bei befülltem Arbeitsraum eine Verzögerung des Pumpenrades und insbesondere einer mit dem Pumpenrad drehfest ausgeführten Welle, beispielsweise einer indirekt mit den Rädern eines Fahrzeugs verbundenen Gelenkwelle oder Getriebeabtriebswelle.Hydrodynamic machines have a working space which can be filled with a working medium in order to transmit drive power or torque from a primary wheel of the hydrodynamic machine, also called an impeller, to a secondary wheel, also called a turbine wheel. In a hydrodynamic retarder, the turbine wheel is stationary, therefore also called stator, and allows for filled working space a delay of the impeller and in particular rotatably connected to the impeller shaft, for example, an indirectly connected to the wheels of a vehicle propeller shaft or transmission output shaft.
Die vom Pumpenrad auf das Turbinenrad übertragene Antriebsleistung beziehungsweise das übertragene Moment – bei Ausbildung der hydrodynamischen Maschine als hydrodynamischen Retarder, das Bremsmoment – ist abhängig vom Füllungsgrad des Arbeitsraums der hydrodynamischen Maschine, welcher durch die beiden Schaufelräder, Pumpenrad und Turbinenrad beziehungsweise Pumpenrad und Stator, ausgebildet wird. Insbesondere nimmt mit zunehmendem Füllungsgrad, beginnend in einem vollständig oder weitgehend entleerten Zustand oder mit einem sogenannten Mindestfüllungsgrad bis zu einem vollgefüllten Zustand die übertragene Leistung beziehungsweise das übertragene Moment zu.The transmitted from the impeller to the turbine wheel drive power or the transmitted torque - when forming the hydrodynamic machine as a hydrodynamic retarder, the braking torque - is dependent on the degree of filling of the working space of the hydrodynamic machine, which by the two paddle wheels, impeller and turbine or impeller and stator formed becomes. In particular, with increasing degree of filling, starting in a completely or largely deflated state or with a so-called minimum filling level up to a fully filled state, the transmitted power or the transmitted moment increases.
Die Einstellung eines bestimmten Füllungsgrades des Arbeitsraumes einer hydrodynamischen Maschine und damit die Steuerung der übertragenen Leistung beziehungsweise des übertragenen Momentes kann entweder durch Aufbringen eines Überlagerungsdruckes auf das dem Arbeitsraum zugeführte Arbeitsmedium oder durch eine Steuerung des Strömungsquerschnittes in einem Arbeitsmediumzulauf oder Arbeitsmediumablauf der hydrodynamischen Maschine mittels eines Regelventils, insbesondere Proportionalventils, erfolgen. Zum Aufbringen eines Überlagerungsdruckes auf das Arbeitsmedium eines hydrodynamischen Retarders ist es zum Beispiel bekannt, einen Vorratsbehälter für das Arbeitsmedium, insbesondere Öl, mit einer druckluftbeaufschlagten Membran vorzusehen. Die Membran trennt das Arbeitsmedium von einem Luftraum, der mittels eines Druckluftsystems, insbesondere Fahrzeugdruckluftsystems, beaufschlagt wird. Mittels eines pneumatischen Ventils kann der Luftdruck und damit der Arbeitsmediumdruck im Vorratsbehälter und somit auch der auf den Arbeitsmediumkreislauf wirkende Überlagerungsdruck variiert werden.The setting of a certain degree of filling of the working space of a hydrodynamic machine and thus the control of the transmitted power or the transmitted torque can either by applying a superposition pressure to the working space supplied working fluid or by controlling the flow cross-section in a working fluid inlet or working fluid flow of the hydrodynamic machine by means of a control valve , in particular proportional valve. For applying a superposition pressure on the working medium of a hydrodynamic retarder, it is known, for example, to provide a reservoir for the working medium, in particular oil, with a membrane subjected to compressed air. The membrane separates the working medium from an air space, which is acted upon by means of a compressed air system, in particular vehicle compressed air system. By means of a pneumatic valve, the air pressure and thus the working medium pressure in the reservoir and thus also the overlay pressure acting on the working medium circuit can be varied.
Gemäß einer alternativen Ausführungsform, welche beispielsweise bei in einen Fahrzeugkühlkreislauf eingebundenen Retardern, wie sie die vorliegende Erfindung gemäß einer Ausführungsform betrifft, verwendet wird, ist im externen Arbeitsmediumkreislauf (Kühlkreislauf) ein Regelventil, insbesondere Proportionalventil vorgesehen, das insbesondere in Strömungsrichtung des Arbeitsmediums hinter dem Retarder beziehungsweise am Retarderauslass vorgesehen ist, und welches durch Variieren des für das Arbeitsmedium zur Verfügung stehenden Strömungsquerschnittes einen Staudruck am Retarderauslass vergrößert oder verringert. Mit zunehmendem Staudruck am Retarderauslass steigt der Füllungsgrad des Arbeitsraumes an. Auch dieses Regelventil beziehungsweise Proportionalventil wird mittels Druckluft aus einem Druckluftkreis betätigt. Mit zunehmendem Luftdruck, der durch zunehmendes Öffnen eines pneumatischen Ventils im Druckluftkreis bewirkt wird, wird der freie Strömungsquerschnitt im Proportionalventil verringert und damit der Staudruck am Retarderauslass erhöht.According to an alternative embodiment, which is used for example in incorporated in a vehicle cooling circuit retarders, as the present invention according to one embodiment, a control valve, in particular proportional valve is provided in the external working medium circuit (cooling circuit), in particular in the flow direction of the working medium behind the retarder is provided at the retarder, and which increases or reduces a dynamic pressure at the retarder by varying the available for the working fluid flow cross-section. As the back pressure on the retarder outlet increases, the degree of filling of the working space increases. Also, this control valve or proportional valve is actuated by means of compressed air from a compressed air circuit. With increasing air pressure, which is caused by increasing opening of a pneumatic valve in the compressed air circuit, the free flow cross-section is reduced in the proportional valve and thus increases the back pressure at Retarderauslass.
Die herkömmlichen Ausführungen der Steuerung der Leistungsübertragung beziehungsweise des Momentes in einer hydrodynamischen Maschine, insbesondere des Bremsmomentes eines hydrodynamischen Retarders, weisen den Nachteil auf, dass eine Veränderung des Arbeitsmediumdruckes im externen Arbeitsmediumkreislauf, beispielsweise durch Zu- oder Abschalten von weiteren Aggregaten im externen Arbeitsmediumkreislauf oder durch sonstige außerhalb des Steuersystems liegenden Einflüsse, eine Abweichung in der Leistungsübertragung beziehungsweise des sich einstellenden Momentes in der hydrodynamischen Maschine von einem gewünschten Vorgabewert ergeben kann. Dies trifft insbesondere auf im Kühlkreislauf, insbesondere Fahrzeugkühlkreislauf, positionierte hydrodynamische Retarder zu, welche vom Kühlmedium des Kühlkreislaufes als Arbeitsmedium des Retarders durchströmt werden. Hier ist das sich einstellende Bremsmoment nicht nur vom auf das Proportionalventil aufgebrachten pneumatischen Druck, sondern auch vom Gegendruck des Fahrzeugkühlsystems abhängig. Eine vom Gegendruck des Kühlsystems unabhängige Einstellung des Bremsmomentes ist mit den bisherigen Steuersystemen nicht möglich.The conventional embodiments of the control of the power transmission or the moment in a hydrodynamic machine, in particular the braking torque of a hydrodynamic retarder, have the disadvantage that a change in the working medium pressure in the external working medium circuit, for example by switching on or off of other units in the external working medium circuit or through other influences outside the control system, a deviation in the power transmission or the self-adjusting torque in the hydrodynamic machine may result from a desired default value. This is especially true in the cooling circuit, in particular vehicle cooling circuit, positioned hydrodynamic retarder, which are flowed through by the cooling medium of the cooling circuit as a working medium of the retarder. Here is the self-adjusting braking torque depends not only on the applied to the proportional valve pneumatic pressure, but also the back pressure of the vehicle cooling system. An independent of the back pressure of the cooling system adjustment of the braking torque is not possible with the existing control systems.
Die Druckschrift
Zum weiteren Stand der Technik wird auf
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Einstellen der Leistungsübertragung einer hydrodynamischen Maschine, insbesondere des Bremsmomentes eines hydrodynamischen Retarders, mit einem externen Arbeitsmediumkreislauf anzugeben, welches die Einstellung eines gewünschten Sollwertes der Leistungsübertragung beziehungsweise des Bremsmomentes auch dann zuverlässig bewirkt, wenn der externe Arbeitsmediumkreislauf Druckschwankungen unterliegt, die durch Randbedingungen außerhalb eines Steuersystems beziehungsweise außerhalb der hydrodynamischen Maschine bedingt sind.The present invention has for its object to provide a method for adjusting the power transmission of a hydrodynamic machine, in particular the braking torque of a hydrodynamic retarder, with an external working fluid circuit, which also reliably causes the setting of a desired setpoint power transmission or braking torque when the external Working medium circuit is subject to pressure fluctuations that are caused by boundary conditions outside of a control system or outside the hydrodynamic machine.
Die erfindungsgemäße Aufgabe wird durch ein Verfahren nach dem unabhängigen Anspruch gelöst. Die abhängigen Ansprüche stellen bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung dar.The object of the invention is achieved by a method according to the independent claim. The dependent claims represent preferred embodiments of the invention.
Aufgrund dessen, dass erfindungsgemäß der Druck des Arbeitsmediums in einem Raum innerhalb eines Gehäuses, vorliegend Gehäusedruck genannt, gemessen wird und als Eingangsgröße der Regeleinrichtung, welche ein Regelventil zur Einstellung beziehungsweise Änderung eines Strömungsquerschnittes für das Arbeitsmedium betätigt, übermittelt und bei der Einstellung des Strömungsquerschnittes berücksichtigt wird, wird eine vom Gegendruck im externen Arbeitsmediumkreislauf, insbesondere im Kühlkreislauf eines Fahrzeugs, unabhängige Einstellung der Leistungsübertragung beziehungsweise des mittels des Arbeitsmediums im Arbeitsraum übertragenen Momentes möglich. Besonders vorteilhaft wird der Messwert des Druckes, insbesondere mittels eines Drucksensors, in ein elektrisches, elektronisches oder optisches Signal umgewandelt, und dann der Regeleinrichtung, die insbesondere als elektrische beziehungsweise elektronische Regeleinrichtung ausgeführt ist, übermittelt.Due to the fact that according to the invention, the pressure of the working medium in a space within a housing, referred to here case pressure, is measured and as the input variable of the control device, which actuates a control valve for setting or changing a flow cross section for the working medium, transmitted and taken into account in the adjustment of the flow cross-section is, one of the back pressure in the external working medium circuit, in particular in the cooling circuit of a vehicle, independent setting of the power transmission or transmitted by means of the working fluid in the working space torque is possible. Particularly advantageously, the measured value of the pressure, in particular by means of a pressure sensor, converted into an electrical, electronic or optical signal, and then the control device, which is designed in particular as an electrical or electronic control device transmitted.
Das erfindungsgemäße Verfahren zum Einstellen der Leistungsübertragung einer hydrodynamischen Maschine, insbesondere eines hydrodynamischen Retarders, mit einem externen Arbeitsmediumkreislauf, insbesondere eines Kraftfahrzeugs, umfasst die folgenden Schritte:
- – In Abhängigkeit einer manuell oder automatisch vorgegebenen Größe für eine einzustellende Leistungsübertragung oder ein einzustellendes in der hydrodynamischen Maschine zu übertragendes Moment wird ein Strömungsquerschnitt für Arbeitsmedium, das in einen durch wenigstens zwei Schaufelräder – Pumpenrad und Turbinenrad oder Pumpenrad und Stator – gebildeten Arbeitsraum der hydrodynamischen Maschine und/oder aus diesem heraus strömt, vergrößert oder verringert, um das Arbeitsmediumvolumen im Arbeitsraum, mittels welchem Leistung und Drehmoment in der hydrodynamischen Maschine übertragen wird, zu variieren;
- – die Änderung des Strömungsquerschnittes für Arbeitsmedium wird mittels eines Regelventils bewirkt, das mittels einer Regeleinrichtung betätigt wird;
- – der Druck (Gehäusedruck pG,ist) des Arbeitsmediums in einem Raum außerhalb des Arbeitsraumes und innerhalb eines Gehäuses, das die Schaufelräder wenigstens teilweise umschließt, wobei der Gehäusedruck pG,ist von der Änderung des Strömungsquerschnittes für Arbeitsmedium mittels des Regelventils abhängig ist, wird gemessen und als Eingangsgröße der Regeleinrichtung übermittelt;
- – die Regeleinrichtung betätigt das Regelventil in Abhängigkeit des übermittelten Arbeitsmediumdruckes, das heißt des Gehäusedruckes pG,ist.
- As a function of a manually or automatically predetermined variable for a power transmission to be set or a torque to be set in the hydrodynamic machine, a flow cross-section for working medium is formed in a working space of the hydrodynamic machine formed by at least two impellers - impeller and turbine wheel or impeller and stator and / or flows out of it, increases or decreases to vary the working fluid volume in the working space, by means of which power and torque is transmitted in the hydrodynamic machine;
- - The change of the flow cross-section for working medium is effected by means of a control valve which is actuated by means of a control device;
- - the pressure (crank pressure p G, is) of the working medium is dependent on the change in the flow cross section for the working medium by means of the control valve in a space outside the working area and within a housing, which encloses the blade wheels at least partially, wherein the housing pressure p G, becomes measured and transmitted as input to the control device;
- - The control device actuates the control valve in response to the transmitted working fluid pressure, that is, the housing pressure p G, is .
Bei der Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens für einen Fahrzeugantriebsstrang bedeutet dabei eine manuelle Vorgabe der Größe beispielsweise, dass der Fahrer die Höhe der Leistungsübertragung insbesondere des Bremsmomentes eines hydrodynamischen Retarders mittels eines Wählhebels von Hand einstellt. Eine automatische Vorgabe der Größe kann beispielsweise durch eine Geschwindigkeitsregelanlage des Fahrzeugs erfolgen.When using the method according to the invention for a vehicle drive train, manually presetting the variable means, for example, that the driver sets the amount of power transmission, in particular of the braking torque of a hydrodynamic retarder, by means of a selector lever by hand. An automatic specification of the size can be done for example by a cruise control system of the vehicle.
Das Regelventil ist vorteilhaft als hydraulisches Ventil ausgeführt, das vom Arbeitsmedium, das insbesondere zugleich das Kühlmedium eines Fahrzeugkühlkreislaufes ist, durchströmt wird.The control valve is advantageously designed as a hydraulic valve, which is flowed through by the working medium, which in particular is at the same time the cooling medium of a vehicle cooling circuit.
Die Regeleinrichtung umfasst vorteilhaft einen Gehäusedruckregler und einen Steuerdruckregler. Mittels des Gehäusedruckreglers wird wenigstens mittelbar der Gehäusedruck geregelt, und mittels des Steuerdruckreglers wird wenigstens mittelbar ein Steuerdruck geregelt. Mittels des Steuerdruckes wird das Regelventil betätigt. Der Steuerdruck ist beispielsweise ein Luftdruck in einem Druckluftsystem, insbesondere Fahrzeugdruckluftsystem, der mittels eines pneumatischen Steuerdruckventils eingestellt, insbesondere geregelt wird.The control device advantageously comprises a housing pressure regulator and a control pressure regulator. By means of the housing pressure regulator, the housing pressure is at least indirectly regulated, and by means of the control pressure regulator, a control pressure is at least indirectly regulated. By means of the control pressure, the control valve is actuated. The control pressure is for example an air pressure in a compressed air system, in particular vehicle compressed air system, which is adjusted by means of a pneumatic control pressure valve, in particular regulated.
Besonders vorteilhaft wird aus der manuell oder automatisch vorgegebenen Größe für die einzustellende Leistungsübertragung beziehungsweise das einzustellende mittels der hydrodynamischen Maschine zu übertragende Moment, bei einem Retarder das Bremsmoment, ein Sollwert pG,soll für den Gehäusedruck ermittelt und mit dem gemessenen Gehäusedruck pG,ist verglichen. Bevorzugt wird zur Bestimmung des Sollwertes pG,soll für den Gehäusedruck neben der manuell oder automatisch vorgegebenen Größe für die einzustellende Leistungsübertragung beziehungsweise das einzustellende Moment auch die Drehzahl eines Laufrades, insbesondere des Pumpenrades, der hydrodynamischen Maschine beziehungsweise eine hiermit korrelierende Drehzahl, beispielsweise bei einem Fahrzeug mit einem Sekundärretarder der Gelenkwelle, berücksichtigt.It is particularly advantageous from the manually or automatically predetermined size for the adjusted power transmission or the torque to be transmitted by means of the hydrodynamic machine, at a retarder the braking torque, a setpoint p G, is determined for the housing pressure and with the measured housing pressure p G, is compared. For determination of the setpoint value p G, the rotational speed of an impeller, in particular of the impeller, of the hydrodynamic machine or a speed correlating therewith, for example , should be selected for the housing pressure in addition to the manually or automatically predetermined variable for the power transmission to be set or the torque to be set Vehicle with a secondary retarder of the PTO shaft, considered.
Die Bestimmung des Sollwertes pG,soll für den Gehäusedruck kann insbesondere aus in der Regeleinrichtung hinterlegten Kennlinien erfolgen.The determination of the desired value p G, should be made for the case pressure in particular from stored in the control device characteristics.
Gemäß einer Ausführungsform wird in der Regeleinrichtung zwischen dem gemessenen Ist-Wert des Gehäusedruckes pG,ist und dem Sollwert pG,soll eine Regeldifferenz ermittelt und dem Gehäusedruckregler als Eingangsgröße zugeführt. Der Gehäusedruckregler bestimmt dann beispielsweise aus der ihm zugeführten Regeldifferenz eine Stellgröße und übermittelt diese als Eingangsgröße an den Steuerdruckregler. Der Steuerdruckregler kann dann aus der ihm übermittelten Stellgröße einen Sollwert für den Steuerdruck, der auf das Regelventil wirkt beziehungsweise mittels welchem das Regelventil betätigt wird, ermitteln. Diese Ermittlung kann wiederum vorteilhaft mittels in der Regeleinrichtung hinterlegten Kennlinien erfolgen.According to one embodiment, in the control device between the measured actual value of the housing pressure p G, is and the setpoint p G, a control difference is determined and fed to the housing pressure regulator as an input variable. The case pressure controller then determines, for example, from the control difference supplied to it a manipulated variable and transmits this as an input to the control pressure regulator. The control pressure regulator can then determine from the manipulated variable transmitted to it a desired value for the control pressure which acts on the control valve or by means of which the control valve is actuated. This determination can in turn be made advantageously by means stored in the control device characteristics.
Besonders vorteilhaft wird der ermittelte Sollwert für den Steuerdruck py,soll mit einem gemessenen oder berechneten Istwert des Steuerdruckes py,ist verglichen und aus den beiden Größen ein Differenzwert beziehungsweise eine Regeldifferenz ermittelt. Diese Regeldifferenz zwischen dem Sollwert und dem Istwert des Steuerdruckes kann dann dem Steuerdruckregler zugeführt werden, welcher vorteilhaft die Ventilstellung eines Steuerdruckventils einstellt und damit den Steuerdruck regelt. Das Steuerdruckventil ist vorteilhaft als Proportionalventil ausgeführt und variiert durch Öffnen und Schließen eines Strömungsquerschnittes für ein Steuermedium, insbesondere Luft, aus einer Steuerdruckquelle den Steuerdruck.Particularly advantageously, the determined setpoint value for the control pressure p y, soll is compared with a measured or calculated actual value of the control pressure p y, and a difference value or a control difference is determined from the two variables. This control difference between the desired value and the actual value of the control pressure can then be supplied to the control pressure regulator, which advantageously adjusts the valve position of a control pressure valve and thus regulates the control pressure. The control pressure valve is advantageously designed as a proportional valve and varies by opening and closing a flow cross-section for a control medium, in particular air, from a control pressure source, the control pressure.
Dieser Steuerdruck wird dann auf das Regelventil aufgebracht, welches in Abhängigkeit des auf es aufgebrachten Steuerdruckes den Strömungsquerschnitt für das Arbeitsmedium verändert und damit den Füllungsgrad der hydrodynamischen Maschine, was neben einer Änderung der Leistungsübertragung beziehungsweise des übertragenen Momentes auch zu einer Änderung des Gehäusedruckes führt.This control pressure is then applied to the control valve which, depending on the control pressure applied to it, changes the flow cross section for the working medium and thus the degree of filling of the hydrodynamic machine, which, in addition to a change in the power transmission or the torque transmitted, also leads to a change in the casing pressure.
Eine Regelung des Gehäusedruckes, wie beschrieben, führt dazu, dass eine Hysterese bei der Einstellung des Arbeitsmediumdruckes im Arbeitsraum der hydrodynamischen Maschine und damit des Füllungsgrades des Arbeitsraumes der hydrodynamischen Maschine vermieden wird und exakt jene Leistungsübertragung – bei einem Retarder das Bremsmoment – eingestellt wird, welche/welches manuell oder automatisch vorgegeben wurde.A regulation of the housing pressure, as described, causes a hysteresis in the adjustment of the working medium pressure in the working space of the hydrodynamic machine and thus the degree of filling of the working space of the hydrodynamic machine is avoided and exactly that power transmission - in a retarder the braking torque - is set, which / which was specified manually or automatically.
Besonders vorteilhaft wird somit in einem ersten Regelkreis, vorliegend als überlagerter Regelkreis bezeichnet, der Gehäusedruck geregelt, und in einem zweiten Regelkreis, vorliegend als unterlagerter Regelkreis oder als Kaskade bezeichnet, wird der Steuerdruck geregelt, mittels welchem das Regelventil in der Arbeitsmediumströmung beaufschlagt wird. Der überlagerte Regelkreis, auch äußerer Regelkreis genannt, in welchem der gemessene Gehäusedruck pG,ist vorteilhaft rückgeführt wird und eine Regeldifferenz aus dem Sollwert pG,soll und dem Istwert pG,ist gebildet wird, kann, wenn dies gewünscht ist, weniger oft durchlaufen werden beziehungsweise eine geringere Taktfrequenz aufweisen, als der unterlagerte Regelkreis (die Kaskade), die auch als innerer Regelkreis bezeichnet werden kann und vorteilhaft die Rückführung des gemessenen Steuerdruckes py,ist und die Bildung einer Regeldifferenz aus dem Sollwert py,soll und dem Istwert py,ist des Steuerdruckes umfasst. Hierdurch kann ein Überschwingen des Ventilkolbens des Regelventils, insbesondere wenn dieser auf einer ersten Seite mit dem Steuerdruck beaufschlagt und auf einer zweiten zur ersten Seite entgegengesetzten Seite mit dem Druck des Arbeitsmediums im externen Arbeitsmediumkreislauf beziehungsweise am Auslass des Arbeitsmediums aus der hydrodynamischen Maschine beaufschlagt wird, vermieden werden, welches immer dann droht, wenn durch einen Füllvorgang des Arbeitsraumes der hydrodynamischen Maschine beim Einschalten der hydrodynamischen Maschine sich der Arbeitsmediumdruck am Auslass der hydrodynamischen Maschine beziehungsweise hinter der hydrodynamischen Maschine, der auf den Ventilkolben des Regelventils wirkt, gegenüber dem Steuerdruck verzögert aufgebaut wird.The housing pressure is thus regulated particularly advantageously in a first control loop, referred to herein as a superimposed control loop, and in a second control loop, referred to herein as a subordinate control loop or a cascade, the control pressure is regulated, by means of which the control valve is acted upon in the working medium flow. The superimposed control loop, also called outer control loop, in which the measured casing pressure p G, is advantageously recirculated and a control difference between the desired value p G, soll and the actual value p G, is formed can, if so desired, be less frequently be passed through or have a lower clock frequency, as the lower-level control loop (the cascade), which can also be referred to as inner loop and advantageously the return of the measured control pressure p y, and the formation of a control difference from the setpoint p y, soll and the actual value p y , is comprised of the control pressure. In this way, an overshoot of the valve piston of the control valve, in particular when it is acted upon on a first side with the control pressure and applied on a second side opposite to the first side with the pressure of the working medium in the external working medium circuit or at the outlet of the working medium from the hydrodynamic machine, avoided be, which always threatens if by a filling operation of the working space of the hydrodynamic machine when switching on the hydrodynamic machine, the working fluid pressure at the outlet of the hydrodynamic machine or behind the hydrodynamic machine, which acts on the valve piston of the control valve, compared to the control pressure is delayed.
Das Regelventil kann beispielsweise sowohl eine Wegeventilfunktion aufweisen und bei Beaufschlagung mit einem Steuerdruck, insbesondere pneumatischem Druck, einen Zulauf für Arbeitsmedium in die hydrodynamische Maschine freigeben, als auch eine Regelventilfunktion aufweisen, das heißt den Arbeitsmediumdruck am Auslass der hydrodynamischen Maschine durch Einstellen eines Staudruckes regeln. Besonders vorteilhaft versperrt das Regelventil den Zulauf der hydrodynamischen Maschine im Wesentlichen oder vollständig, solange kein Steuerdruck oder ein Steuerdruck unterhalb eines vorgegebenen Einschaltgrenzwertes an ihm anliegt.The control valve may for example have both a directional control function and release upon admission with a control pressure, in particular pneumatic pressure, an inlet for working fluid in the hydrodynamic machine, as well as have a control valve function, that is, regulate the working fluid pressure at the outlet of the hydrodynamic machine by adjusting a back pressure. Particularly advantageously, the control valve blocks the inlet of the hydrodynamic machine substantially or completely, as long as no control pressure or a control pressure below a predetermined switch-on threshold applied to him.
Alternativ zu der Betätigung des Regelventils mittels eines Steuerdruckes ist es auch möglich, das Regelventil, insbesondere dessen Ventilkolben, mittels einer Magnetkraft zu betätigen. Bei einer Ausführungsform mit einem überlagerten Gehäusedruckregelkreis und einem unterlagerten Steuergrößenregelkreis könnte dann als Steuergröße ein Ventilstrom verwendet werden, der eine entsprechende Magnetkraft im Regelventil zur Verstellung des Ventilkolbens bewirkt.As an alternative to the actuation of the control valve by means of a control pressure, it is also possible to actuate the control valve, in particular its valve piston, by means of a magnetic force. In one embodiment with a superimposed housing pressure control loop and a subordinate control variable control circuit, a valve current could then be used as the control variable, which causes a corresponding magnetic force in the control valve for adjusting the valve piston.
Dementsprechend würde dann anstelle eines Steuerdruckreglers ein Steuerstromregler zum Einsatz kommen.Accordingly, instead of a control pressure regulator, a control current regulator would then be used.
Besonders bevorzugt ist die hydrodynamische Maschine als hydrodynamischer Öl- oder Wasserretarder ausgebildet. Neben einer Anwendung eines erfindungsgemäßen Verfahrens, wobei die hydrodynamische Maschine in einem Antriebsstrang eines Fahrzeugs integriert ist, ist auch ein Einsatz in Industrieanlagen denkbar.Particularly preferably, the hydrodynamic machine is designed as a hydrodynamic oil or water retarder. In addition to an application of a method according to the invention, wherein the hydrodynamic machine is integrated in a drive train of a vehicle, an application in industrial plants is conceivable.
Besonders bevorzugt weist die hydrodynamische Maschine Druckaufnehmer, insbesondere Sensoren, die bevorzugt elektrische Signale erzeugen, auf. Derartige passive oder aktive Bauteile können im, am oder im Bereich des Gehäuses und/oder in vom Gehäuse der hydrodynamischen Maschine umschlossenen Räumen angeordnet sein. Auch im Arbeitsmediumkreislauf der hydrodynamischen Maschine können Sensoren vorgesehen sein.Particularly preferably, the hydrodynamic machine has pressure sensors, in particular sensors, which preferably generate electrical signals. Such passive or active components may be arranged in, on or in the region of the housing and / or in the spaces enclosed by the housing of the hydrodynamic machine. Also in the working medium circuit of the hydrodynamic machine sensors may be provided.
Auch können Sensoren zur Drehzahl- und/oder Drehmomenterfassung beispielsweise des Primär- und/oder des Sekundärrades oder von Wellen, die wenigstens mittelbar mit Primär- und/oder Sekundärrad in Triebverbindung stehen, wie zum Beispiel eine Getriebewelle eines Fahrzeugs oder einer Industrieanlage, vorgesehen sein.Also, sensors for speed and / or torque detection, for example, the primary and / or the secondary wheel or waves that are at least indirectly in driving connection with primary and / or secondary, such as a transmission shaft of a vehicle or an industrial plant, may be provided ,
Die Regeleinrichtung kann beispielsweise integral mit einer bestehenden Fahrzeugelektronik – bei Einsatz der hydrodynamischen Maschine in einem Kraftfahrzeug – oder separat ausgeführt sein.The control device may for example be integral with an existing vehicle electronics - when using the hydrodynamic machine in a motor vehicle - or separately.
Besonders vorteilhaft ist der Gehäusedruckregler als I-Regler oder PI-Regler ausgeführt. Der Steuerdruckregler kann hierbei beispielsweise als P-Regler ausgeführt werden.Particularly advantageously, the housing pressure regulator is designed as an I controller or PI controller. The control pressure regulator can in this case be designed, for example, as a P controller.
Vorzugsweise wird bei Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Regelung des Bremsmomentes eines hydrodynamischen Retarders in einem Fahrzeug beim Einleiten eines Bremsvorgangs insbesondere aus schneller Fahrt zunächst, insbesondere durch die Fahrzeugelektronik, beispielsweise die Retarder-ECU (elektronische Steuereinheit) der Sollwert des Gehäusedruckes pG,soll und der Sollwert des Steuerdruckes py,soll aus hinterlegten Kennlinien vorgegeben. Beispielsweise kann ein automatisch oder durch den Fahrer vorgegebener Sollwert für einen Brems- beziehungsweise Verzögerungswunsch von einer zentralen Fahrzeugelektronik, insbesondere in Form eines Momentes, an die Retarder-ECU mitgeteilt werden. Es erfolgt dann gemäß einer Ausführungsform eine alleinige Regelung des Steuerdruckes py,ist auf py,soll. Liegt die Regeldifferenz zwischen py,ist und py,soll innerhalb eines vorgegebenen Bereiches und wird dieser Bereich für eine vorbestimmte Zeitdauer eingehalten, erfolgt eine Umschaltung auf eine alleinige Regelung des Gehäusedruckes pG,soll. Alternativ zur nachgeschalteten alleinigen Regelung des Gehäusedruckes kann auch bei Durchlaufen des äußeren Regelkreises stets oder in vorbestimmten Abständen der innere Regelkreis des Steuerdruckes durchlaufen werden.Preferably, when applying the method according to the invention for controlling the braking torque of a hydrodynamic retarder in a vehicle when initiating a braking process, especially from fast driving first, in particular by the vehicle electronics, for example, the retarder ECU (electronic control unit), the target value of the housing pressure p G, should and the setpoint of the control pressure p y, should be specified from stored characteristic curves. For example, an automatic or predetermined by the driver setpoint for a braking or deceleration request from a central vehicle electronics, in particular in the form of a moment to be communicated to the retarder ECU. There is then according to one embodiment, a sole control of the control pressure p y, is on p y, soll . If the control difference between p y, and p y, should within a predetermined range and this range is maintained for a predetermined period of time, there is a switch to a sole control of the housing pressure p G, should . As an alternative to the downstream sole control of the housing pressure, the inner control loop of the control pressure can also be passed through the outer control loop at all times or at predetermined intervals.
Die Erfindung soll nun nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen und der beigefügten Figuren exemplarisch erläutert werden.The invention will now be explained by way of example with reference to embodiments and the accompanying figures.
Es zeigen: Show it:
In
Der hydrodynamische Retarder
Im Kühlkreislauf
Durch Betätigen eines Bremspedals
In der
Radial außerhalb des Arbeitsraumes
Die
Bei den Ausführungsformen gemäß
In der
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- 11
- hydrodynamischer Retarderhydrodynamic retarder
- 22
- Arbeitsraumworking space
- 33
- Regelventilcontrol valve
- 44
- Regeleinrichtungcontrol device
- 55
- Raumroom
- 66
- Gehäusecasing
- 77
- GehäusedruckreglerBody regulator
- 88th
- SteuerdruckreglerControl pressure regulator
- 99
- SteuerdruckventilControl pressure valve
- 1010
- Kennliniecurve
- 1111
- Kennliniecurve
- 1212
- manuell oder automatisch vorgegebene Größemanually or automatically preset size
- 1313
- VerbrennungskraftmaschineInternal combustion engine
- 1414
- Getriebetransmission
- 1515
- Ölbehälteroilcontainer
- 1616
- KühlmittelpumpeCoolant pump
- 1717
- Wärmetauscherheat exchangers
- 1818
- Arbeitsmedium-/KühlkreislaufWorking-medium / cooling circuit
- 1919
- GetriebeabtriebswelleGearbox output shaft
- 2020
- Gelenkwellepropeller shaft
- 2121
- Räderbikes
- 2222
- Bremspedalbrake pedal
- 2323
- pneumatischer Druckbehälterpneumatic pressure vessel
- 2424
- Primärradprimary wheel
- 2525
- Sekundärradsecondary
- 2626
- Sensorsensor
- 2727
- EinschaltventilOn-off valve
- 2828
- Messgrößemeasurand
- 2929
- Stellgrößemanipulated variable
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-
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