DE102008058694A1 - Verfahren zum Ansteuern eines hydraulischen Folgesystems - Google Patents
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Abstract
Description
- Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Ansteuern eines hydraulischen Folgesystems mit Hilfe eines Proportionalventils, das ein elektrisches Stellsignal in einen hydraulischen Vorsteuerdruck umsetzt, mit dem das hydraulische Folgesystem angesteuert wird.
- Aufgabe der Erfindung ist es, das Ansprechverhalten des hydraulischen Folgesystems, insbesondere bei tiefen Temperaturen, zu verbessern.
- Die Aufgabe ist bei einem Verfahren zum Ansteuern eines hydraulischen Folgesystems mit Hilfe eines Proportionalventils, das ein elektrisches Stellsignal in einen hydraulischen Vorsteuerdruck umsetzt, mit dem das hydraulische Folgesystem angesteuert wird, dadurch gelöst, dass dem Proportionalventil zu Beginn einer gewünschten Änderung des elektrischen Stellsignals ein zusätzlicher Impuls zugeführt wird. Durch den zusätzlichen Impuls vor dem eigentlichen Ansteuern des Proportionalventils kann die Antwortzeit des hydraulischen Systems deutlich reduziert werden.
- Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Verfahrens ist dadurch gekennzeichnet, dass der zusätzliche Impuls einen Stromimpuls umfasst, dessen Höhe und Dauer in Anhängigkeit von der Systemtemperatur adaptiert werden. Sobald die Systemtemperatur eine vorgegebene Temperatur von zum Beispiel Null Grad Celsius unterschreitet, wird dem Proportionalventil vor einer gewünschten Änderung des elektrischen Stellsignals ein Stromimpuls mit einer bestimmten Höhe und einer bestimmten Dauer zugeführt.
- Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Verfahrens ist dadurch gekennzeichnet, dass der zusätzliche Impuls als Rechteckimpuls ausgeführt wird. Bei dem Rechteckimpuls steigt der Strom zunächst abrupt an, bleibt dann kurze Zeit konstant und fällt ebenso abrupt wieder ab.
- Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Verfahrens ist dadurch gekennzeichnet, dass der Ist-Druck in dem hydraulischen Folgesystem bei einer Ansteuerung des Proportionalventils gemessen und mit einem Soll-Druck verglichen wird. Der Ist-Druck kann mit einem vorhandenen Drucksensor erfasst werden.
- Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Verfahrens ist dadurch gekennzeichnet, dass dem Proportionalventil vor einer gewünschten Änderung des elektrischen Stellsignals ein zusätzlicher Impuls zugeführt wird, wenn eine Abweichung des Ist-Drucks von dem Soll-Druck eine vorgegebene Größe überschreitet. Der Soll-Druck und die Größe des zugehörigen Impulses können in einem Kennfeld abgelegt sein.
- Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Verfahrens ist dadurch gekennzeichnet, dass der Ist-Druck in dem hydraulischen Folgesystem bei einer Ansteuerung des Proportionalventils mit und ohne zusätzlichen Impuls gemessen wird. Die Ist-Druckwerte können mit einem vorhandenen Drucksensor erfasst werden.
- Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Verfahrens ist dadurch gekennzeichnet, dass die gemessenen Ist-Druckwerte oder Ist-Druckverläufe mit und ohne zusätzlichen Impuls miteinander verglichen werden. Der Vergleich kann mit Hilfe eines vorhandenen Steuergeräts durchgeführt werden.
- Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Verfahrens ist dadurch gekennzeichnet, dass dem Proportionalventil vor einer gewünschten Änderung des elektrischen Stellsignals der zusätzliche Impuls zugeführt wird, wenn Abweichungen der Ist-Druckwerte oder Ist-Druckverläufe von zugehörigen Sollwerten vorgegebene Größen überschreiten. Die Abweichungen der Ist-Druckwerte oder Ist-Druckverläufe von den zugehörigen Sollwerten stehen in direktem Zusammenhang mit der Systemtemperatur.
- Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Verfahrens ist dadurch gekennzeichnet, dass das Proportionalventil mit einer Rampe angesteuert wird. Die Rampe ermöglicht zum Beispiel eine ruckfreie Betätigung einer Anfahrkupplung.
- Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Verfahrens ist dadurch gekennzeichnet, dass das hydraulische Folgesystem eine Kupplung und/oder einen Variator eines Kegelscheiben-Umschlingungsgetriebes mit einem variabel einstellbaren Übersetzungsverhältnis eines Kraftfahrzeugs umfasst. Derartige Getriebe werden auch als CVT-Getriebe (CVT, Continiously Variabel Transmission) bezeichnet.
- Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, in der unter Bezugnahme auf die Zeichnung verschiedene Ausführungsbeispiele im Einzelnen beschrieben sind. Es zeigen:
-
1 einen Ausschnitt eines Hydraulikschaltplans einer Hydraulikanordnung zur Steuerung eines Kegelscheiben-Umschlingungsgetriebes; -
2 ein kartesisches Koordinatendiagramm, in dem ein Vorsteuerdruck und ein zugehöriges Stromsignal bei herkömmlicher Ansteuerung über der Zeit aufgetragen sind und -
3 das Koordinatendiagramm aus2 bei einer erfindungsgemäßen Ansteuerung eines Proportionalventils. - Bei hydraulischen Steuerungen für CVT-Getriebe wird ein elektrisches Proportionalventil zum Umsetzen eines elektrischen Signals in einen hydraulischen Vorsteuerdruck verwendet. Mit Hilfe des Vorsteuerdrucks wird dann ein Folgesystem, das beispielsweise einen Folgeschieber und eine Anfahrkupplung umfasst, angesteuert.
- In
1 ist ein Proportionalventil1 an eine Vorsteuerdruckleitung4 angeschlossen, die mit ihrem freien, das heißt in1 unteren Ende an eine Vorsteuerdruckversorgungsquelle angeschlossen ist, die durch einen Pfeil2 angedeutet ist. Über die Vorsteuerdruckversorgungsquelle2 wird in der Vorsteuerdruckleitung4 ein konstanter Vorsteuerdruck von zum Beispiel 5 bar bereitgestellt. - Wenn das Proportionalventil elektrisch angesteuert wird, dann kann der Vorsteuerdruck in der Vorsteuerdruckleitung
4 über das Proportionalventil1 in einen Tank5 entlastet werden. Somit kann der Vorsteuerdruck in der Vorsteuerdruckleitung4 mit Hilfe des Proportionalventils1 gezielt auf Werte zwischen 0 und 5 bar abgesenkt werden. - Das andere, in
1 obere Ende der Vorsteuerdruckleitung4 ist an ein Folgeschieberventil6 mit einem Folgeschieber7 angeschlossen. An das Folgeschieberventil6 ist über eine Hydraulikleitung8 eine weitere Druckversorgungsquelle angeschlossen, die durch einen Pfeil9 angedeutet ist. Die weitere Druckversorgungsquelle stellt einen Druck bereit, der deutlich grö ßer als ein mit Hilfe des Folgeschieberventils6 einzustellender Druck in einer Hydraulikleitung10 ist, die ebenfalls an das Folgeschieberventil6 angeschlossen ist. - Durch einen weiteren Pfeil
12 ist angedeutet, dass das freie, in1 obere Ende der Hydraulikleitung10 an ein Folgesystem angeschlossen ist. Das Folgesystem umfasst neben dem Folgeschieberventil6 mit dem Folgeschieber7 und der Hydraulikleitung10 , die auch als Folgehydraulikleitung bezeichnet wird, beispielsweise eine Anfahrkupplung, die über das Folgeschieberventil6 hydraulisch betätigt wird. Der Druck in der Folgehydraulikleitung10 wird mit Hilfe eines Drucksensors13 erfasst. - Der Folgeschieber
7 des Folgeschieberventils6 ist an einem, in1 dem linken Ende über die Vorsteuerdruckleitung4 mit dem Vorsteuerdruck beaufschlagt. An seinem anderen, in1 rechten Ende ist der Folgeschieber7 in den Tank5 entlastet beziehungsweise entlüftet. Das Folgeschieberventil6 umfasst insgesamt sechs Lamellen14 ,15 ,17 ,18 ,19 ,20 mit Anschlüssen, die im Folgenden erläutert werden. An die Lamellen14 ,15 ist der Tank5 angeschlossen. An die Lamelle17 ist die Hydraulikleitung8 angeschlossen. An die Lamelle18 ist die Folgehydraulikleitung10 angeschlossen. An die Lamelle19 ist die Vorsteuerdruckleitung4 angeschlossen. An die Lamelle20 ist eine Rückführleitung21 angeschlossen, die in die Folgehydraulikleitung10 mündet. - Über die Rückführleitung
21 und die Lamelle20 wird eine an dem Folgeschieber7 ausgebildete Rückführfläche mit Druck beaufschlagt. Die Größe der Rückführfläche ist auf eine weitere Druckbeaufschlagungsfläche an dem Folgeschieber7 abgestimmt, die über die Lamelle18 mit Druck beaufschlagt wird. In Abhängigkeit von dem durch das Proportionalventil1 gesteuerten Vorsteuerdruck in der Vorsteuerdruckleitung4 kann die Hydraulikleitung8 über das Folgeschieberventil6 mit der Folgehydraulikleitung10 oder mit dem Tank5 verbunden werden, um in der Folgehydraulikleitung10 einen gewünschten Druck oder Druckverlauf bereitzustellen. - Bei im Rahmen der vorliegenden Erfindung durchgeführten Untersuchungen hat sich herausgestellt, dass bei Temperaturen im Minusbereich eine unterwünschte Verzögerung bei der Umsetzung des elektrischen Steuersignals des Proportionalventils
1 in den hydraulischen Vorsteuerdruck in der Vorsteuerdruckleitung4 auftritt. Durch die Erfindung wird eine Möglichkeit geschaffen, diese unerwünschte Zeitverzögerung zwischen dem elektrischen Stellsignal und der hydraulischen Antwort des Proportionalventils1 zu verringern beziehungsweise ganz zu eliminieren. - In
2 sind in einem kartesischen Koordinatendiagramm der Vorsteuerdruck p in bar in der Vorsteuerdruckleitung (4 in1 ) und der Strom I in Milliampere, mit dem das Proportionalventil (1 in1 ) angesteuert wird, über der Zeit t in Sekunden aufgetragen. Der Strom I wird zur Ansteuerung der Anfahrkupplung in Form einer Rampe25 aufgebracht. Der Beginn26 der Stromrampe25 liegt etwa bei 215 Sekunden. Bei28 sieht man, dass die zugehörige Vorsteuerdruckrampe29 erst nach etwa 217 Sekunden beginnt. Die zugehörige Zeitverzögerung ist unerwünscht. - In
3 ist in einem gleichartigen Koordinatendiagramm gezeigt, wie durch einen geeigneten Stromimpuls30 der, wie bei31 angedeutet ist, nach etwa 186 Sekunden beginnt, eine Höhe von etwa 500 Milliampere aufweist und etwa 0,5 Sekunden dauert, vor dem Beginn32 bei 186,56 Sekunden einer Stromrampe35 auf das Proportionalventil (1 in1 ) gegeben wird. Bei38 sieht man, dass der Beginn der zugehörigen Vorteuerdruckrampe39 fast gleichzeitig, das heißt bei 186,60 Sekunden beginnt. Durch den Stromimpuls30 vor dem Beginn32 der Änderung35 des elektrischen Stellsignals des Proportionalventils kann die Antwortzeit des Systems deutlich reduziert werden. - Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung wird die erforderliche Höhe und Dauer des Stromimpulses
30 in Abhängigkeit von der Systemtemperatur adaptiert. Bei einer CVT-Steuerung kann dies beispielsweise durch Messung des Ist-Drucks an dem Drucksensor (13 in1 ) bei einer Ansteuerung durch eine Stromrampe und einem Vergleich mit der gleichen Stromrampe bei vorgeschaltetem Stromimpuls geschehen. - Eine alternative Lösungsmöglichkeit besteht in der Ermittlung der Abweichung zwischen dem Soll-Druck, der aus dem Stellsignal des Proportionalventils berechnet werden kann, und dem Ist-Druck, der über den Drucksensor
13 gemessen werden kann. In Abhängigkeit dieser Abweichung kann ein Stromimpuls beziehungsweise ein Offset auf den Sollstrom aufaddiert werden, der die Abweichung zwischen Soll- und Ist-Druck verringert. -
- 1
- Proportionalventil
- 2
- Pfeil
- 4
- Vorsteuerdruckleitung
- 5
- Tank
- 6
- Folgeschieberventil
- 7
- Folgeschieber
- 8
- Hydraulikleitung
- 9
- Pfeil
- 10
- Hydraulikleitung
- 12
- Pfeil
- 13
- Drucksensor
- 14
- Lamelle
- 15
- Lamelle
- 17
- Lamelle
- 18
- Lamelle
- 19
- Lamelle
- 20
- Lamelle
- 21
- Rückführleitung
- 25
- Rampe
- 26
- Beginn
- 28
- Beginn
- 29
- Vorsteuerdruckrampe
- 30
- Stromimpuls
- 31
- Beginn
- 32
- Beginn
- 35
- Rampe
- 38
- Beginn
- 39
- Vorsteuerdruckrampe
Claims (10)
- Verfahren zum Ansteuern eines hydraulischen Folgesystems mit Hilfe eines Proportionalventils (
1 ), das ein elektrisches Stellsignal in einen hydraulischen Vorsteuerdruck umsetzt, mit dem das hydraulische Folgesystem angesteuert wird, dadurch gekennzeichnet, dass dem Proportionalventil (1 ) zu Beginn einer gewünschten Änderung des elektrischen Stellsignals ein zusätzlicher Impuls (30 ) zugeführt wird. - Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der zusätzliche Impuls (
30 ) einen Stromimpuls umfasst, dessen Höhe und Dauer in Abhängigkeit von der Systemtemperatur adaptiert werden. - Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der zusätzliche Impuls (
30 ) als Rechteckimpuls ausgeführt ist. - Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Ist-Druck in dem hydraulischen Folgesystem bei einer Ansteuerung des Proportionalventils (
1 ) gemessen und mit einem Soll-Druck verglichen wird. - Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass dem Proportionalventil (
1 ) vor einer gewünschten Änderung des elektrischen Stellsignals der zusätzliche Impuls (30 ) zugeführt wird, wenn eine Abweichung des Ist-Drucks von dem Soll-Druck eine vorgegebene Größe überschreitet. - Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Ist-Druck in dem hydraulischen Folgesystem bei einer Ansteuerung des Proportionalventils (
1 ) mit und ohne zusätzlichen Impuls (30 ) gemessen wird. - Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die gemessenen Ist-Druckwerte oder Ist-Druckverläufe mit und ohne zusätzlichen Impuls (
30 ) miteinander vergleichen werden. - Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass dem Proportionalventil (
1 ) vor einer gewünschten Änderung des elektrischen Stellsignals der zusätzliche Impuls (30 ) zugeführt wird, wenn Abweichungen der Ist-Druckwerte oder Ist-Druckverläufe von zugehörigen Sollwerten vorgegebene Größen überschreiten. - Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Proportionalventil (
1 ) mit einer Rampe (35 ) angesteuert wird. - Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das hydraulische Folgesystem eine Kupplung und/oder einen Variator eines Kegelscheiben-Umschlingungsgetriebes mit einem variabel einstellbaren Übersetzungsverhältnis umfasst.
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