DE102008058694B4 - Verfahren zum Ansteuern eines hydraulischen Folgesystems - Google Patents

Verfahren zum Ansteuern eines hydraulischen Folgesystems Download PDF

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Abstract

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 ein erstes elektrisches Stellsignal für das Proportionalventil bereitgestellt wird und dem Proportionalventil (1) zu Beginn einer gewünschten Änderung des elektrischen Stellsignals ein zusätzlicher Impuls (30) zugeführt wird, um eine Antwortzeit zwischen einem gewünschten Anstieg des hydraulischen Vorsteuerdrucks und einem tatsächlichen Anstieg des hydraulischen Vorsteuerdrucks zu reduzieren.

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.
  • Die deutsche Offenlegungsschrift DE 199 37 053 A1 offenbart ein Verfahren zum Ansteuern eines hydraulischen Folgesystems mit Hilfe eines Proportionalventils, bei dem der Steuerstrom durch einen Modulationsstrom mit vorbestimmter Amplitude überlagert wird. Auch aus der DE 197 27 358 B4 ist es bekannt, einen Steuerstrom zur Ansteuerung des Proportionalventils zu modifizieren, um das Betriebsverhalten eines hydraulischen Systems zu verbessern.
  • Aufgabe der Erfindung ist es, das Ansprechverhalten des hydraulischen Folgesystems, insbesondere bei tiefen Temperaturen, zu verbessern.
  • Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren zum Ansteuern eines hydraulischen Folgesystems mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. Durch einen zusätzlichen Impuls vor dem eigentlichen Ansteuern des Proportionalventils kann die Antwortzeit des hydraulischen Systems deutlich reduziert werden. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den abhängigen Patentansprüchen angegeben.
  • 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 aus 2 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 Proportionalventil 1 an eine Vorsteuerdruckleitung 4 angeschlossen, die mit ihrem freien, das heißt in 1 unteren Ende an eine Vorsteuerdruckversorgungsquelle angeschlossen ist, die durch einen Pfeil 2 angedeutet ist. Über die Vorsteuerdruckversorgungsquelle 2 wird in der Vorsteuerdruckleitung 4 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 Proportionalventil 1 in einen Tank 5 entlastet werden. Somit kann der Vorsteuerdruck in der Vorsteuerdruckleitung 4 mit Hilfe des Proportionalventils 1 gezielt auf Werte zwischen 0 und 5 bar abgesenkt werden.
  • Das andere, in 1 obere Ende der Vorsteuerdruckleitung 4 ist an ein Folgeschieberventil 6 mit einem Folgeschieber 7 angeschlossen. An das Folgeschieberventil 6 ist über eine Hydraulikleitung 8 eine weitere Druckversorgungsquelle angeschlossen, die durch einen Pfeil 9 angedeutet ist. Die weitere Druckversorgungsquelle stellt einen Druck bereit, der deutlich größer als ein mit Hilfe des Folgeschieberventils 6 einzustellender Druck in einer Hydraulikleitung 10 ist, die ebenfalls an das Folgeschieberventil 6 angeschlossen ist.
  • Durch einen weiteren Pfeil 12 ist angedeutet, dass das freie, in 1 obere Ende der Hydraulikleitung 10 an ein Folgesystem angeschlossen ist. Das Folgesystem umfasst neben dem Folgeschieberventil 6 mit dem Folgeschieber 7 und der Hydraulikleitung 10, die auch als Folgehydraulikleitung bezeichnet wird, beispielsweise eine Anfahrkupplung, die über das Folgeschieberventil 6 hydraulisch betätigt wird. Der Druck in der Folgehydraulikleitung 10 wird mit Hilfe eines Drucksensors 13 erfasst.
  • Der Folgeschieber 7 des Folgeschieberventils 6 ist an einem, in 1 dem linken Ende über die Vorsteuerdruckleitung 4 mit dem Vorsteuerdruck beaufschlagt. An seinem anderen, in 1 rechten Ende ist der Folgeschieber 7 in den Tank 5 entlastet beziehungsweise entlüftet. Das Folgeschieberventil 6 umfasst insgesamt sechs Lamellen 14, 15, 17, 18, 19, 20 mit Anschlüssen, die im Folgenden erläutert werden. An die Lamellen 14, 15 ist der Tank 5 angeschlossen. An die Lamelle 17 ist die Hydraulikleitung 8 angeschlossen. An die Lamelle 18 ist die Folgehydraulikleitung 10 angeschlossen. An die Lamelle 19 ist die Vorsteuerdruckleitung 4 angeschlossen. An die Lamelle 20 ist eine Rückführleitung 21 angeschlossen, die in die Folgehydraulikleitung10 mündet.
  • Über die Rückführleitung 21 und die Lamelle 20 wird eine an dem Folgeschieber 7 ausgebildete Rückführfläche mit Druck beaufschlagt. Die Größe der Rückführfläche ist auf eine weitere Druckbeaufschlagungsfläche an dem Folgeschieber 7 abgestimmt, die über die Lamelle 18 mit Druck beaufschlagt wird. In Abhängigkeit von dem durch das Proportionalventil 1 gesteuerten Vorsteuerdruck in der Vorsteuerdruckleitung 4 kann die Hydraulikleitung 8 über das Folgeschieberventil 6 mit der Folgehydraulikleitung 10 oder mit dem Tank 5 verbunden werden, um in der Folgehydraulikleitung 10 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 Vorsteuerdruckleitung 4 auftritt. Durch die Erfindung wird eine Möglichkeit geschaffen, diese unerwünschte Zeitverzögerung zwischen dem elektrischen Stellsignal und der hydraulischen Antwort des Proportionalventils 1 zu verringern beziehungsweise ganz zu eliminieren.
  • In 2 sind in einem kartesischen Koordinatendiagramm der Vorsteuerdruck p in bar in der Vorsteuerdruckleitung (4 in 1) und der Strom I in Milliampere, mit dem das Proportionalventil (1 in 1) angesteuert wird, über der Zeit t in Sekunden aufgetragen. Der Strom I wird zur Ansteuerung der Anfahrkupplung in Form einer Rampe 25 aufgebracht. Der Beginn 26 der Stromrampe 25 liegt etwa bei 215 Sekunden. Bei 28 sieht man, dass die zugehörige Vorsteuerdruckrampe 29 erst nach etwa 217 Sekunden beginnt. Die zugehörige Zeitverzögerung ist unerwünscht.
  • In 3 ist in einem gleichartigen Koordinatendiagramm gezeigt, wie durch einen geeigneten Stromimpuls 30 der, wie bei 31 angedeutet ist, nach etwa 186 Sekunden beginnt, eine Höhe von etwa 500 Milliampere aufweist und etwa 0,5 Sekunden dauert, vor dem Beginn 32 bei 186,56 Sekunden einer Stromrampe 35 auf das Proportionalventil (1 in 1) gegeben wird. Bei 38 sieht man, dass der Beginn der zugehörigen Vorteuerdruckrampe 39 fast gleichzeitig, das heißt bei 186,60 Sekunden beginnt. Durch den Stromimpuls 30 vor dem Beginn 32 der Änderung 35 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 in 1) 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.
  • Bezugszeichenliste
    • 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)

  1. 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 ein erstes elektrisches Stellsignal für das Proportionalventil bereitgestellt wird und dem Proportionalventil (1) zu Beginn einer gewünschten Änderung des elektrischen Stellsignals ein zusätzlicher Impuls (30) zugeführt wird, um eine Antwortzeit zwischen einem gewünschten Anstieg des hydraulischen Vorsteuerdrucks und einem tatsächlichen Anstieg des hydraulischen Vorsteuerdrucks zu reduzieren.
  2. 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.
  3. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der zusätzliche Impuls (30) als Rechteckimpuls ausgeführt ist.
  4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Ist-Druck in dem hydraulischen Folgesystem bei einer Ansteuerung des Proportionalventils (1) gemessen und mit einem Soll-Druck verglichen wird.
  5. 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.
  6. Verfahren nach einem der Ansprüche 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Ist-Druck in dem hydraulischen Folgesystem bei einer Ansteuerung des Proportionalventils (1) mit und ohne zusätzlichen Impuls (30) gemessen wird.
  7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die gemessenen Ist-Druckwerte oder Ist-Druckverläufe mit und ohne zusätzlichen Impuls (30) miteinander vergleichen werden.
  8. 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.
  9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Proportionalventil (1) mit einer Rampe (35) angesteuert wird.
  10. 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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