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Technisches Gebiet
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Die
vorliegende Erfindung betrifft Motortrennkupplungen, welche insbesondere
in Hybridfahrzeugen mit einem Hybridantrieb eingesetzt werden.
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Stand der Technik
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Das
Konzept des Hybridantriebs gewinnt in der Automobiltechnik aufgrund
einer mit diesem einhergehenden Verbrauchsoptimierung, Emissionsreduktion
sowie Verbesserung des subjektiven Fahrempfindens zunehmend an Bedeutung.
Ferner weisen die in modernen Hybridfahrzeugen eingesetzten Hybridantriebe
neben einer Verbrennungskraftmaschine wenigstens eine weitere Antriebsquelle
auf, die nicht mit fossilen Brennstoffen betrieben werden muss,
wobei als eine weitere Antriebsquelle neben einem Verbrennungsmotor
beispielsweise ein Elektromotor zum Einsatz kommen kann. Durch eine
geeignete Strategie des Betriebs des Hybridantriebs können
so Vorteile der unterschiedlichen Antriebsquellen optimal genutzt
und Nachteile vermieden werden.
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Bei
modernen Hybridantrieben wird zwischen einem Parallel-Hybrid, einem
Seriell-Hybrid und einem Split-Hybrid unterschieden. Allen Hybridantrieben
gemeinsam ist die Verwendung von zwei Energiespeichern, nämlich
einer Batterie und einem Kraftstofftank. Zum Antrieb des Hybridfahrzeugs kann
der Verbrennungsmotor für beispielsweise rein elektrisches
Fahren über eine elektrisch steuerbare Motortrennkupplung
von einem Antriebsstrang abgekoppelt und bei erhöhtem Leistungsbedarf
oder niedrigem Batterieladezustand über eine Motortrennkupplung
mit der elektrischen Maschine wieder gestartet werden. Dabei wird
die Motortrennkupplung während der Öffnungs- und
Schließvorgänge der Motortrennkupplung auf ein
definiertes Schlupfmoment gesteuert.
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1 verdeutlicht
einen Aufbau einer betrachteten Motortrennkupplung, welche über
ein hydraulisches System angesteuert wird. Dabei verfährt ein
elektrischer Kupplungsaktuator 101 einen hydraulischen
Geberzylinder 103, welcher über eine hydraulische
Leitung 105 mit einem Nehmerzylinder 107, in welchem
ein im Allgemeinen hydraulischer Kupplungsausrücker 109 angeordnet
ist, verbunden ist. Der Kupplungsausrücker 109 bewegt
sich unter Einfluss einer hydraulischen Kraft in dem Nehmerzylinder 107,
wobei ein Verfahrweg des Kupplungsausrückers 109 durch
eine mechanische Begrenzung 111 begrenzt ist. Die hydraulische
Kraft am Kupplungsausrücker 109 wirkt auf eine
Tellerfeder 113, welche eine Kraft auf eine Kupplungsscheibe 115 ausübt
und dadurch ein entsprechendes Kupplungsmoment realisiert.
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Die
Kupplungs-Reibscheibe
115 ist mit einer Belagsfeder ausgestattet, über
die eine Reibkraft übertragen wird. Eine einwandfreie Funktion
der Motortrennkupplung kann jedoch nur solange sichergestellt werden,
solange ein ausreichender Reibbelag vorhanden ist, sodass der Verschleißzustand
der Motortrennkupplung identifiziert bzw. überwacht werden
muss. Die
DE 10
2005 061 080 A1 beschreibt ein Verfahren zum Erkennen einer
Schädigung einer Kupplung mit wenigstens zwei durch Reibeingriffdrehmoment übertragenen
Bauteilen, bei dem in Abhängigkeit von der Reibleistung
ein Einzelschädigungswert bestimmt wird.
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Offenbarung der Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung basiert auf der Erkenntnis, dass eine Überwachung
des Verschleißzustandes der Motortrennkupplung durch eine
Schätzung eines Reibungsenergiebeitrags bei Betätigen der
Motortrennkupplung durchgeführt werden kann. Der Reibungsenergiebeitrag
kann beispielsweise in Abhängigkeit von seiner Größe
einer Reibungsenergieklasse aus einer Mehrzahl von beispielsweise
in einem Histogramm angeordneten Reibungsenergieklassen zugeordnet
werden. Durch ein Zählen der der jeweiligen Reibungsenergieklasse zugeordneten Reibungsenergiebeiträge
kann somit festgehalten werden, wie oft eine fragliche Reibleistung
erzeugt wurde, woraus eine Gesamtreibleistung bezogen auf eine Reibungsenergieklasse
abgeleitet werden kann. Darüber hinaus liefert eine Summe
der in den Reibungsenergieklassen akkumulierten Energien eine insgesamt
abgegebene Reibleistung, welche den Verschleißzustand der
Motortrennkupplung charakterisiert.
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Die
Erfindung basiert auf der weiteren Erkenntnis, dass zwischen dem
in 1 dargestellten Kupplungsaktuator-Verfahrweg,
der durch den mechanischen Anschlag begrenzt ist, und dem Kupplungsmoment
ein Zusammenhang besteht. Somit kann durch ein geeignetes Verfahren
des Kupplungsaktuators dessen Ist-Verfahrweg ermittelt und mit einem
Sollwertverlauf verglichen werden, woraus eine Aussage über
den Verschleißzustand der Motortrennkupplung messtechnisch
gewonnen werden kann. Die Position des mechanischen Anschlags kann
beispielsweise durch eine einen Kupplungsberührpunkt oder
durch die in 1 gezeigte mechanische Begrenzung 111 bestimmt
sein.
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Die
vorstehend genannten Konzepte können unabhängig
voneinander oder auch zusammenwirkend eingesetzt werden. So kann
beispielsweise der Messung des Verschleißzustandes dessen
Schätzung auf der Basis des vorstehend erwähnten
Histogramms durchgeführt werden, um unnötige Messungen
zu vermeiden, falls der Verschleißzustand der Motortrennkupplung
nicht kritisch ist.
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Gemäß einem
Aspekt betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Überwachen
eines Verschleißes einer Motortrennkupplung mit Erfassen
eines Reibungsenergiebeitrags, welcher bei einem Kupplungsvorgang
erzeugt wird, Zuordnen der erfassten Reibungsenergiebeitrags zu
einer Reibungsenergieklasse aus einer Mehrzahl, welche vorbestimmt
sein kann, von Reibungsenergieklassen und Erhöhen eines
Zählwertes, welcher der Reibungsenergieklasse, der der
erfasste Reibungsenergiebeitrag zugeordnet wurde, zugeordnet ist.
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Gemäß einer
Ausführungsform wird der Reibungsenergiebeitrag auf der
Basis eines Kupplungsmomentes, welcher mit dem Kupplungsvorgang
zusammenhängt, erfasst. Somit ist eine einfache Erfassung
des Reibungsenergiebeitrags möglich.
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Gemäß einer
Ausführungsform wird der Reibungsenergiebeitrag E auf der
Basis der folgenden Formel bestimmt wird
wobei MClth ein Kupplungsmoment
und nDiff eine Drehzahldifferenz von Kupplungsscheiben der Motortrennkupplung
sind. Das Integral wird bevorzugt durch eine Summe ersetzt, sodass
die Bestimmung der Reibungsenergiebeiträge mit geringer Komplexität
möglich ist.
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Gemäß einer
Ausführungsform werden die der Mehrzahl der Reibungsenergieklassen
zugeordneten Energiewerte aufsummiert, um eine Gesamtreibungsenergie
zu erhalten, welche auf den Verschleißzustand hinweist.
Vor Vorteil ist dabei, dass die Komplexität gering ist.
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Gemäß einer
Ausführungsform ist die Mehrzahl von Reibungsenergieklassen
in einem Histogramm angeordnet. Daher ist eine einfache und übersichtliche
Darstellung und Erfassung möglich.
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Gemäß einer
Ausführungsform wird jede der Mehrzahl der Reibungsenergieklassen
oder der der jeweiligen Reibungsenergieklasse zugeordnete Reibungsenergiebeitrag
mit einem Gewichtungsfaktor, insbesondere mit einem empirisch bestimmten
Gewichtungsfaktor, multipliziert, um den jeweiligen Reibungsenergiebeitrag
zum Verschleiß der Motortrennkupplung zu berücksichtigen.
Der Gewichtungsfaktor trägt daher zu einer noch genaueren
Erfassung des Verschleißes bei.
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Gemäß einer
Ausführungsform wird zum Erfassen eines Verschleißbeitrags
der jeweiligen Reibungsenergieklasse diese mit dem ihm zugeordneten
Reibungsenergiebeitrag multipliziert.
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Gemäß einer
Ausführungsform wird ein Verschleißfortschritt
anhand der folgenden Formel erfasst
wobei E
max,lifetime die
durch die Motortrennkupplung innerhalb einer vorbestimmten Zeitdauer,
insbesondere innerhalb einer Lebensdauer der Motortrennkupplung,
erzeugte Reibungsenergie, E
i der der jeweiligen Reibungsenergieklasse
zugeordnete Reibungsenergiebeitrag, z
i der
der jeweiligen Reibungsenergieklasse zugeordnete Zählwert,
NumberClassHist die Anzahl der Energieklassen und gew
i ein
Gewichtungsfaktor sind. Dadurch ist eine einfache und genaue Überwachung
des Verschleißes möglich.
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Gemäß einer
Ausführungsform wird eine messtechnische Erfassung des
Verschleißes durchgeführt, wenn eine Summe der
Zählwerte oder eine Summe der mit den jeweiligen Reibungsenergiebeiträgen
gewichteten Zählwerte einen vorbestimmten Schwellwert erreicht
hat. Somit muss die Verschleißmessung nur dann durchgeführt
werden, wenn sie notwendig erscheint.
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Gemäß einem
Aspekt kann das Verfahren zum Überwachen eines Verschleißes
einer Motortrennkupplung mit einem Verfahren zum messtechnischen
Erfassen eines Verschleißes einer Motortrennkupplung zusammenwirken,
welche einen Kupplungsaktuator, beispielsweise einen Spindelaktuator,
und einen mittels des Kupplungsaktuators bewegbaren Kupplungsausrücker
aufweist mit Verfahren bzw. Bewegen des Kupplungsaktuators entlang eines
Sollwertverlaufes, Erfassen eines Ist-Verfahrweges und Erfassen
eines Unterschieds zwischen einem Istwert des Ist-Verfahrweges und
einem Sollwert des Sollwertverlaufes zum Erfassen des Verschleißes
der Motortrennkupplung. Dadurch wird eine noch genauere Erfassung
des Verschleißes möglich.
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Gemäß einer
Ausführungsform wird der Istwert mit einer Position eines
mechanischen Anschlags des Kupplungsausrückers im verschleißfreien
Kupplungszustand verglichen.
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Gemäß einer
Ausführungsform ist der Sollwertverlauf durch eine Sollwertverlaufkennlinie
bestimmt, welche eine Position des Kupplungsaktuators in Abhängigkeit
von der Zeit festlegt, wobei die Verfahrwegkennlinie einen ersten
rampenförmigen Abschnitt mit einer ersten Steigung und
einen zweiten rampenförmigen Abschnitt mit einer zweiten
Steigung aufweist, wobei der zweite rampenförmige Abschnitt
dem ersten rampenförmigen Abschnitt folgt und eine geringere
Steigung als der erste rampenförmige Abschnitt aufweist.
Die rampenförmige Ausgestaltung der Verfahrkennlinie ermöglicht
eine einfache und genaue Ansteuerung des Kupplungsaktuators.
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Gemäß einer
Ausführungsform wird der Kupplungsaktuator innerhalb eines
ersten Zeitintervalls mit einer ersten Geschwindigkeit einen ersten Verfahrweg,
welcher kürzer ist als ein im verschleißfreien
Kupplungszustand bis zu einem mechanischen Anschlag des Kupplungsausrückers
zurückzulegender Verfahrweg ist, und innerhalb eines zweiten Zeitintervalls,
welches dem ersten Zeitintervall folgt, mit einer zweiten Geschwindigkeit,
welche geringer als die erste Geschwindigkeit ist, bis zu einem
mechanischen Anschlag des Kupplungsausrückers verfahren.
Somit ist eine Verschleißmessung alleine anhand einer Position
des Kupplungsaktuators möglich.
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Gemäß einer
Ausführungsform wird der Kupplungsaktuator innerhalb eines
dritten Zeitintervalls, welches dem zweiten Zeitintervall folgt,
zurückbewegt, sodass ein definierter Ausgangszustand für eine
weitere Messung erreicht wird.
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Gemäß einer
Ausführungsform wird ein Verlauf des Ist-Verfahrweges gefiltert,
insbesondere tiefpassgefiltert, und mit dem ungefilterten Ist-Verfahrweg
verglichen, um eine Ist-Position des Kupplungsaktuators oder des
Kupplungsausrückers zu erfassen. Damit kann insbesondere
die Position, bei der der Nehmerzylinder seinen mechanischen Anschlag erreicht
und somit der Ist-Verfahrweg in einem stationären Zustand
verharrt, zuverlässig erkannt werden.
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Gemäß einer
Ausführungsform werden zum Überwachen des Verschleißes
einer Motortrennkupplung vor oder nach dem Erfassen eines Verschleißes
die folgenden Schritte ausgeführt: Erfassen eines Reibungsenergiebeitrags,
welcher bei einem Kupplungsvorgang erzeugt wird, Zuordnen der erfassten
Reibungsenergiebeitrags zu einer Reibungsenergieklasse aus einer
Mehrzahl von Reibungsenergieklassen, welche insbesondere in einem Histogramm
angeordnet sind, und Erhöhen eines Zählwertes,
welcher der Reibungsenergieklasse, der der erfasste Reibungsenergiebeitrag
zugeordnet wurde, zugeordnet ist. Die Verschleißmessung
wird daher nur dann durchgeführt, wenn anhand der zuvor durchgeführten
Schätzung ein Messbedarf ermittelt wurde.
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Gemäß einer
Ausführungsform wird das Erfassen des Verschleißes
ausgelöst, wenn eine Summe der Zählwerte oder
eine Summe der mit den jeweiligen Reibungsenergiebeiträgen
gewichteten Zählwerte einen vorbestimmten Schwellwert erreicht hat.
Die Messung des Verschleißes wird somit durch ein einfaches
Kriterium ausgelöst.
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Gemäß einer
Ausführungsform wird nach Erreichen eines maximal möglichen
Ist-Verfahrweges der Verschleiß in der Form einer Reibbelagabnahme durch
eine Extrapolation, insbesondere durch eine lineare Extrapolation,
auf der Basis eines zuvor erfassten Unterschieds zwischen einem
Ist-Wert und einem Soll-Wert, insbesondere unter Verwendung der
folgenden Formel
in der lDeltaFrcWstgRef einen
auf der Basis des Unterschieds zwischen einem Ist-Wert und einem Soll-Wert
erfassten Belagabrieb, bei dem ein maximaler Verfahrweg des Kupplungsaktuators
erreicht wurde, wClthTotRef einen Reibungsenergiebeitrag, welcher
bei Erreichen des maximalen Verfahrweges durch den Kupplungsaktuator
und bei einem Kupplungsvorgang erreicht wurde, und wClthWghTot eine Gesamtreibungsenergie
der Motortrennkupplung bezeichnen, durchgeführt. Somit
ist eine Überwachung des Verschleißfortschritts
auch dann möglich, wenn eine Verschleißmessung
nicht mehr durchgeführt werden kann.
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Die
Erfindung betrifft ferner eine programmtechnisch eingerichtete Vorrichtung,
welche ausgebildet ist, ein Computerprogramm zum Ausführen des
erfindungsgemäßen Verfahrens auszuführen.
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Zeichnungen
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Weitere
Ausführungsbeispiele werden Bezug nehmend auf die beiliegenden
Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
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1 eine
Motortrennkupplung;
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2 ein
Ablaufdiagramm eines Verfahrens zum Überwachen eines Verschleißes
einer Motortrennkupplung;
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3 ein
Histogramm mit darin angeordneten Reibungsenergieklassen; und
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4 ein
Ablaufdiagramm eines Verfahrens zur messtechnischen Erfassung eines
Verschleißes einer Motortrennkupplung.
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Beschreibung der Ausführungsformen
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2 zeigt
einen Verlauf des Verfahrens zum Erfassen des Verschleißes
der Motortrennkupplung, welche beispielsweise zwei oder mehrere Kupplungsscheiben
aufweisen kann. Das Verfahren umfasst den Schritt 201 des
Erfassens eines Reibungsenergiebeitrags, welcher bei einem Kupplungsvorgang,
beispielsweise bei einem Schließen oder einem Öffnen
einer Kupplung, erzeugt wird. Der erfasste Reibungsenergiebeitrag
wird im Schritt 203 einer Reibungsenergieklasse zugeordnet,
welche aus einer Mehrzahl von in einem Histogramm angeordneten Reibungsenergieklassen
ausgewählt wird. Nach einer Zuordnung des Reibungsenergiebeitrags zu
einer Reibungsenergieklasse wird im Schritt 205 ein Zählwert
beispielsweise mittels eines Zählers erhöht, wobei
der Zählwert der Reibungsklasse zugeordnet ist, welcher
der erfasste Reibungsenergiebeitrag zugeordnet wurde.
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Der
Reibungsenergiebeitrag kann beispielsweise durch eine Messung einer
Temperatur erfasst werden, die beispielsweise bei einem Schließvorgang
der Kupplung aufgrund der Reibung der Kupplungsscheiben entsteht.
Da durch die an der jeweiligen Kupplungsscheibe umgesetzte Reibleistung
ein entsprechender Abrieb an den Kupplungsbelägen entsteht,
kann so der Verschleiß der Motortrennkupplung festgestellt
werden.
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Ein
typischer Kupplungs-Energieeintrag bzw. ein Reibungsenergiebeitrag
während eines Verbrennungsmotorwiederstarts beläuft
sich auf etwa 2,7 kJ. Die Motortrennkupplung ist dabei so spezifiziert, dass
sie bei einer Lebensdauer zumindest eine Gesamtreibungsenergie von
beispielsweise 5,4·109 J verkraftet,
was einer Million Kupplungsbetätigungen entspricht. Um
auf die verschlissene Kupplung zu schließen, können
daher die Reibungsenergiebeiträge, d. h. die Energieeinträge, über
die Lebensdauer der Motortrennkupplung aufsummiert werden, sodass
bei Erreichen des möglichen Gesamtenergieeintrags auf eine
verschlissene Kupplung geschlossen werden kann.
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Um
die unterschiedlichen Kupplungs-Energieeinträge aufgrund
von Exemplarstreuungen oder der gewählten Hybridstrategie
sowie die Tatsache zu berücksichtigen, dass sehr hohe Energiebeiträge überproportional
zum Verschleiß beitragen, werden erfindungsgemäß bei
jedem Kupplungsvorgang die jeweils stattgefundenen Reibungsenergieeinträge
ermittelt und in einem Histogramm erfasst.
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3 zeigt
ein derartiges Histogramm mit N Reibungsenergieklassen 301,
welche mit einer Energieschrittweite von beispielsweise 1 kJ aufgetragen sind.
Die Höhe des der jeweiligen Reibungsenergieklasse zugeordneten
Histogrammbalkens wird durch eine Häufigkeit zi bestimmt,
welche der Anzahl der der jeweiligen Reibungsenergieklasse zuzuordnenden
Reibungsenergiebeiträge entspricht.
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Optional
können die Reibungsenergieklassen mit einem Verschleißgewichtsfaktor
gewichtet werden, der den jeweiligen Beitrag der jeweiligen Reibungsenergieklasse
zum Verschleiß der Motortrennkupplung berücksichtigt.
Da im Allgemeinen höhere Reibungsenergien zu einem beschleunigten
Kupplungsverschleiß führen, kann der Gewichtungsfaktor
mit steigenden Energien der jeweiligen Reibungsenergieklassen beispielsweise
linear oder nicht linear ansteigen. 3 zeigt
beispielhaft einen Verlauf 303 eines derartigen Gewichtungsfaktors
gewi, der auch als ein Verschleißgewicht
interpretiert werden kann.
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Die
Reibungsenergiebeiträge können beispielsweise über
eine Drehzahldifferenz der Kupplungsscheiben nDiff und dem beispielsweise
bekannten Kupplungsmoment M
Clth anhand der
Formel
ermittelt werden.
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Bevorzugt
ist das in 3 dargestellte Energiehistogramm
derart ausgelegt, dass die Mehrzahl der Reibungsenergiebeiträge,
d. h. der Kupplungsenergieeinträge, abgedeckt wird. Die
Breite der einzelnen Histogrammklassen ist beispielsweise so gewählt,
dass sich im statistischen Mittel eine geeignete Verteilung der
Reibungsenergieeinträge über die Histogrammklassen
ergibt.
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Wie
vorstehend erwähnt, tragen hohe Energieeinträge überproportional
stark zum Verschleiß der Motortrennkupplung bei als niedrige
Energiebeiträge. Daher werden die einzelnen Energiebeiträge gemäß einer
Ausführungsform bei der Abschätzung des Verschleißfortschritts
auf der Basis des Energiehistogramms in Abhängigkeit von
der jeweiligen Höhe des jeweiligen Histogrammbalkens gewichtet. Der
Verschleißfortschritt kann beispielsweise auf der Basis
der Formel
überwacht werden.
Dabei bezeichnen E
i die Reibungsenergieklasse
i in Joule, z
i die Einzahl der Energieeintragsereignisse
für die Klasse i, gew
i einen Gewichtungsfaktor
für die jeweilige Energieklasse i und E
max,lifetime eine
für die jeweilige Motortrennkupplung spezifizierte Kupplungsbelastbarkeit über
eine spezifizierte Gesamtlebensdauer der Motortrennkupplung. Um
das Energiehistogramm sowie um die ermittelten Verschleißgrößen über
die Lebensdauer der Motortrennkupplung festzuhalten, können
diese Größen im Anschluss an einen Schätzzyklus
beispielsweise in einem nichtflüchtigen Speicher abgelegt
und während einer Steuergeräteinitialisierung von
dort wieder ausgelesen werden.
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Zur
messtechnischen Erfassung des Verschleißzustandes kann
ein Verfahren mit dem in 4 dargestellten Ablauf herangezogen
werden. Dieses Verfahren eignet sich insbesondere zum Erfassen eines
Verschleißes einer Motortrennkupplung, wie sie beispielsweise
in 1 dargestellt ist, welche einen Kupplungsaktuator
und einen mittels des Kupplungsaktuators bewegbaren Kupplungsausrücker
aufweist. Im Schritt 401 wird der Kupplungsaktuator entlang
eines Sollwertverlaufes bewegt bzw. verfahren. Da in Abhängigkeit
von einem gegenwärtigen Verschleiß der Motortrennkupplung
sich der Ist-Verfahrweg des Kupplungsaktuators von dem gewünschten
Sollwertverlauf unterscheidet, wird der Ist-Verfahrweg im Schritt 403 erfasst.
Im Schritt 405 wird ein Unterschied zwischen einem Ist-Wert
des Verfahrweges beispielsweise an einer vorbestimmten Position
des Kupplungsaktuators und einem Soll-Wert, an dem der Kupplungsaktuator
in verschleißfreiem Zustand bzw. im Neuzustand zu erwarten
ist, erfasst, um den Verschleiß der Motortrennkupplung
zu ermitteln.
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In 5 ist
ein Ablauf der Verschleißmessung noch einmal anhand einer
zeitlichen Änderung einer Position des Kupplungsaktuators
dargestellt. Dieser wird entlang eines Sollwertverlaufes bewegt. Ferner
sind die Position 503 eines mechanischen Anschlags im verschleißfreien
Zustand sowie eine erfasste, aktuelle Ist-Position 505 eingetragen.
Eine Differenz 507 zwischen diesen beiden Größen
ergibt einen Verschleißweg, welcher auf den Kupplungsverschleiß zurückzuführen
ist.
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Der
Verlauf des Sollwertverlaufes 501 umfasst einen ersten
rampenförmigen Anstieg 509 mit einer Steigung,
welche größer ist als eine Steigung eines zweiten Abschnitts 511,
welcher dem Abschnitt 509 unmittelbar folgt, ist. Der Verlauf
des Sollwertverlaufes 501 umfasst ferner einen dritten
Abschnitt 513, welcher eine negative Steigung hat und unmittelbar dem
zweiten Abschnitt 511 folgt. In 5 ist ferner ein
Verlauf des Ist-Verfahrweges 515 dargestellt. Dieser folgt
dem Sollwertverlauf, bis der Kupplungsaktuator die aktuelle Anschlagsposition 505,
d. h. den Ist-Wert, erreicht hat. Somit kann der Verschleiß der Motortrennkupplung
auf der Basis des Unterschieds zwischen dem Ist-Wert 505 und
dem Soll-Wert 503 erfasst werden.
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Eine
Verschleißmessung kann beispielsweise dann durchgeführt
werden, wenn die Fahrzeugbremse aktiviert ist oder wenn, im Falle
eines Automatikgetriebes, die Fahrstufen N oder P eingelegt sind.
Um den Hybridantrieb nicht zu unterbrechen, kann die Verschleißmessung
ferner während einem Steuergerätenachlauf durchgeführt
werden.
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Zum
Ausführen des Verfahrens wird der Kupplungsaktuator beispielsweise
ausgehend von einem geschlossenen Kupplungszustand entlang der steilen Öffnungsrampe 509 bis
zu einer Position verfahren, bei dem der Kupplungsausrücker
kurz vor seinem mechanischen Anschlag steht. Die Position des mechanischen
Anschlags ist für den Neuzustand des Kupplungssystems beispielsweise über
die geometrischen Verhältnisse bekannt und kann daher genau
bestimmt und angefahren werden. Anschließend wird die Kupplung über
die langsame Öffnungsrampe 511 weiter geöffnet,
so dass ein vorsichtiges Verfahren des Ausrückers gegen
den mechanischen Anschlag 505 durchgeführt wird.
Die Anschlagsposition wird erkannt, wenn die Kupplungs-Ist-Position
der Soll-Positionsrampe nicht mehr folgt. Dies wird durch die Bedingungen
identifiziert, dass beispielsweise die Ist-Position in einem stationären
Zustand verharrt und um mehr als eine bestimmte Schwelle von einem Soll-Wert
abweicht. Als ein Kriterium zur Prüfung des Stationärverhaltens
der Kupplungsposition kann beispielsweise eine Differenz zwischen
ungefilterter und tiefpassgefilterter aktueller Ist-Position verwendet werden.
Solange die Ist-Position der Soll-Positionsrampe nicht folgt, ergibt
sich eine stationäre Abweichung zwischen der ungefilterten
und der gefilterten Ist-Position entsprechend einem Produkt aus
einer Rampensteigung und einer Filterzeitkonstante. In einem stationären
Zustand, bei dem die Ist-Position nicht mehr der Soll-Rampe folgt,
wird diese Differenz entsprechend kleiner. Es wird deshalb auf die
stationäre Ist-Position geschlossen, wenn die Differenz zwischen
der ungefilterten und der gefilterten Ist-Position beispielsweise
die Hälfte der stationären Abweichung beträgt.
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Die
Anschlagsposition 503 im verschleißfreien Zustand
ist beispielsweise vorbekannt. Diese Position kann jedoch während
der ersten Verschleißmessung ermittelt und als ein Referenzwert
für den Kupplungs-Neuzustand beispielsweise nichtflüchtig gespeichert
werden. Anschließend wird entlang der Schließrampe 513 verfahren,
bis ein geschlossener Kupplungszustand wieder erreicht wurde.
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Zur
Eliminierung von versehentlichen Fehlmessungen können die
ermittelten Anschlagpositionen gefiltert werden. Hierzu kann beispielsweise
ein Medianfilter eingesetzt werden, welcher aus dem aktuellen und
beispielsweise aus einer bestimmten Anzahl, z. B. vier, von vergangenen
Messwerten den größten und den kleinsten Wert
ignoriert und aus den beispielsweise drei verbleibenden Werten das
arithmetische Mittel bildet.
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Wie
vorstehend erwähnt, kann der zuerst gemessene Anschlagspositionswert
als ein Referenzwert für einen Kupplungsneuzustand eingesetzt
werden. Nach jeder weiteren Verschleißmessung wird der
jeweilige optional gefilterte Anschlagspositionswert mit dem Referenzwert
für den Neuzustand verglichen. Die sich ergebende Differenz
ist ein Maß für den Reibbelagsverschleiß und
kann beispielsweise über eine Kennlinie in einen Reibbelagsabrieb,
welche die Abnahme der Reibbelagdicke gegenüber einer Reibbelagsdicke
im Neuzustand charakterisiert, umgerechnet werden. Diese Kennlinie
hängt von den geometrischen Hebelverhältnissen
an der in 1 dargestellten Tellerfeder
der Kupplung ab und kann im Labor vermessen werden.
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Das
Verfahren zum Erfassen der Verschleißmessung auf der Basis
des Verfahrens des Kupplungsaktuators kann beispielsweise durch
das vorstehend genannte Energiehistogrammverfahren initiiert werden.
Dabei kann beispielsweise eine Verschleißmessung durchgeführt
werden, wenn die bisher aufgelaufenen Energieeinträge einen
signifikanten Fortschritt, beispielsweise 1% der spezifizierten Kupplungsbelastbarkeit,
aufweisen. Hierzu kann beispielsweise die Kupplung so weit geöffnet
werden, bis der Kupplungsausrücker an seinen mechanischen
Anschlag stößt. Da mit zunehmendem Belagsverschleiß dieser
Verfahrweg größer wird, ist die Änderung
dieses Verfahrwegs über die Lebensdauer ein Maß für
den tatsächlichen Kupplungsverschleiß.
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Für
den Fall, dass der Kupplungsaktuator den Nehmerzylinder nicht mehr
an den Anschlag fahren kann, weil beispielsweise aufgrund des fortgeschrittenen
Belagsverschleißes der dazu notwendige Spindelverfahrweg
bzw. Werteverlauf größer wäre als der
maximal mögliche Verfahrweg, kann der Kupplungsbelagverschleiß durch
eine beispielsweise lineare Extrapolation aus dem letzten Verschleißmesswert
und dem zugehörenden Kupplungs-Gesamtenergieeintrag anhand
der Formel
ermittelt werden. Dabei bezeichnen
lDeltaFrcWstgRef einen auf der Basis des Unterschieds zwischen einem
Ist-Wert und einem Soll-Wert erfassten Belagabrieb, bei dem ein
maximaler Verfahrweg des Kupplungsaktuators erreicht wurde, wClthTotRef
einen Reibungsenergiebeitrag, welcher bei Erreichen des maximalen
Verfahrweges durch den Kupplungsaktuator und bei einem Kupplungsvorgang
erreicht wurde, und wClthWghTot eine Gesamtreibungsenergie der Motortrennkupplung.
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Mit
den ermittelten Verschleißwerten kann beispielsweise gezielt
ein entsprechender Diagnoseeintrag getriggert werden, um beispielsweise rechtzeitig
auf eine stark verschlissene Kupplung hinzuweisen. Darüber
hinaus könnte mit zunehmendem Verschleiß auch
die Hybrid-Betriebsstrategie entsprechend geändert werden,
um einen weiteren Verschleiß zu verhindern oder zumindest
zu verlangsamen.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - DE 102005061080
A1 [0005]
