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Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Prüfen einer Fahrzeugkomponente.
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In der Druckschrift
DE 10 2007 034 559 A1 ist ein Verfahren zum belastungsabhängigen Betrieb eines Automatgetriebes beschrieben, bei welchem in Prüfläufen Beanspruchungsfaktoren ermittelt werden sollen, um auf diese Weise ein spezifisches Bauteilversagen zu erkennen. Ein Ausführen dieses Verfahrens ist jedoch in der Regel mit dem Problem behaftet, dass es kaum möglich ist, mit einem vertretbaren Aufwand zu ermitteln, wie sich eine bestimmte Fahrzeugkomponente bei einer bereits an der Fahrzeugkomponente aufgetretenen Beanspruchung in einem folgenden Testzyklus typischerweise verhält.
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Somit liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Prüfen einer Fahrzeugkomponente bereitzustellen, welche das Aufbringen eines Soll Beanspruchung der Fahrzeugkomponente in einem weiteren Testzyklus einer Reihe von mindestens zwei Testzyklen sicherstellt.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch das Verfahren zum Prüfen einer Fahrzeugkomponente mit den Merkmalen gemäß Patentanspruch 1 gelöst.
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Ein serienmäßig hergestelltes Fahrzeugteil, insbesondere ein Motor, weist häufig Abweichungen und/oder Ungenauigkeiten gegenüber einem Standarttyp auf. Deshalb liegen beim Ausführen eines nachfolgenden Testzyklus einer Reihe von mindestens zwei Testzyklen mit mehreren Fahrzeugen/Fahrzeugkomponenten trotz des gleichen Typs häufig unterschiedliche Werte für die in dem mindestens einen vorher ausgeführten Testzyklus aufgetretene Schädigung vor.
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Die vorliegende Erfindung weist jedoch gegenüber dem Stand der Technik den Vorteil auf, dass bei einem Ausführen der Reihe von mindestens zwei Testzyklen unter Verwendung verschiedener Fahrzeuge/Fahrzeugkomponenten trotz der Abweichungen und/oder Ungenauigkeiten der serienmäßig hergestellten Fahrzeugteile (z. B. der Motoren) und der sich während der Prüfung ergebenden Veränderungen eine vorgegebene (standardgemäße) Soll Beanspruchung genauer und/oder auf einfachere Weise einhaltbar ist.
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Beispielsweise ist es mittels des Verfahrens möglich, eine Beanspruchung zu steigern/zu senken, um eine Ist-Beanspruchung an die vorgegebene (standardgemäße) Soll-Beanspruchung anzupassen. Dies gewährleistet ein genaueres Einhalten der vorgegebenen (standardgemäßen) Geamtsollbeanspruchung trotz der Abweichungen/Ungenauigkeiten zwischen den getesteten Fahrzeugen/Fahrzeugkomponenten.
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Insbesondere ist es bei dem hier beschriebenen Verfahren und der entsprechenden Steuervorrichtung nicht notwendig, die Reihe von mindestens zwei Testzyklen zwischenzeitlich zu unterbrechen, um den mindestens einen Umgebungszustand und/oder Fahrzeugteilzustand so zu ändern, dass ein Abweichen der Ist-Beanspruchung von der vorgegebenen Soll-Beanspruchung kompensiert wird. Stattdessen ist es mittels der vorliegenden Erfindung möglich, den mindestens einen Umgebungszustand und/oder Fahrzeugteilzustand fortlaufend so einzustellen, dass die vorgegebene (standardgemäße) Gesamtsollbeanspruchung möglichst gut eingehalten wird.
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Dies erleichtert ein Untersuchen der Fahrzeugkomponente in einem nachfolgenden Zyklus der Reihe von mindestens zwei Zyklen, wobei insbesondere die Zusatzvoraussetzung einer gewünschten an der Fahrzeugkomponente bereits zu Beginn des nachfolgenden Testzyklus vorliegenden Beanspruchung leicht realisierbar ist.
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Die Unteransprüche beschreiben vorteilhafte Ausführungsformen des im Patentanspruch 1 angegebenen Verfahrens.
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Die Erfindung wird im Folgenden anhand von Ausführungsbeispielen und unter Bezugnahme auf die beiliegende Figurenbezeichnung näher erläutert.
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Es zeigen:
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1 ein Koordinatensystem zum schematischen Darstellen eines Ausschnittes aus einem Testzyklus und
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2 ein Flussdiagramm zum Darstellen einer Ausführungsform des Verfahrens.
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1 zeigt ein Koordinatensystem zum schematischen Darstellen eines mit einer Fahrzeugkomponente ausführbaren Testzyklus. Die Abszisse des Koordinatensystems gibt die Zeit t wieder. Die Ordinate entspricht einer Geschwindigkeit v (in km/h), einem eingelegten Gang G und einer Pedalstellung Wped (in %).
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Bei der Ausführung der wiedergegebenen Reihe von mehreren Testzyklen (Testprogramm) ist der Ablauf der Testzyklen bezüglich der zumindest teilweisen Einhaltung einer Geschwindigkeits-Zeitverteilung entsprechend einem vorgegebenen Zyklus-Betriebsprogramm vorgegeben. Gleichzeitig kann mittels einer Variation mindestens eines Umgebungszustands und/oder eines Fahrzeugteilszustands eine zeitliche Länge eines Gangabschnitts geändert werden. Beispielsweise ist für eine Änderung der Länge eines Gangabschnitts eine Variation der Fahrbahnsteigung ausführbar.
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Das in 1 schematisch wiedergegebene Testprogramm mit einem Ausschnitt aus einem Testzyklus wird beispielsweise für eine schädigungsäquivalente Triebstrangerprobung mit mehreren Fahrzeugen ausgeführt. Mittels der erfindungsgemäßen Technologie, beispielsweise mittels des Verfahrens der 2, ist eine Onlineregelung auf die Beanspruchung bei einer derartigen schädigungsäquivalenten Triebstrangerprobung auf einfache Weise und/oder verlässlich ausführbar.
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2 zeigt ein Flussdiagramm zum Darstellen einer Ausführungsform des Verfahrens.
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Das in 2 schematisch wiedergegebene Verfahren kann zum Prüfen einer Fahrzeugkomponente ausgeführt werden. Insbesondere kann dabei z. B. aus einem vorher festgelegtes Lastkollektiv ermittelten Belastungskollektiv auf die Fahrzeugkomponente (Erprobungsteil) aufgebracht werden. Als Maßzahl wird die Beanspruchung der Fahrzeugkomponente herangezogen. Ausgeführt wird dabei eine Reihe von mindestens zwei Testzyklen, wobei die mindestens zwei Testzyklen auch eine mehrmalige Wiederholung eines Testzyklus entsprechend einem vorgegebenen Programm darstellen können.
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In einem Verfahrensschritt S1, welcher vorzugsweise für jeden Testzyklus der Reihe ausgeführt wird, wird während des Testzyklus ein Betrieb der untersuchten Fahrzeugkomponente entsprechend eines vorgegebenen Zyklus-Betriebsprogramms gesteuert. Beispielsweise wird eine Geschwindigkeit eines Fahrzeugs mit der untersuchten Fahrzeugkomponente entsprechend des Zyklus-Betriebsprogramms gesteuert. Das Zyklus-Betriebsprogramm kann insbesondere ein vorgegebenes Geschwindigkeits- und/oder Beschleunigungsprogramm sein. Es wird jedoch darauf hingewiesen, dass das hier beschriebene Verfahren nicht auf ein Untersuchen einer an einem Fahrzeug eingesetzten Fahrzeugkomponente bei einem Betreiben des gesamten Fahrzeugs beschränkt ist. Beispielsweise kann auch die einzelne Fahrzeugkomponente allein in einem Modellbetrieb untersucht werden.
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Zusätzlich werden in dem Verfahrensschritt S1 zumindest ein Umgebungszustand und/oder ein Fahrzeugteilzustand entsprechend einer vorgegebenen Führungsgröße gesteuert. Bevorzugter Weise wird der mindestens eine Umgebungszustand und/oder Fahrzeugteilzustand so gesteuert, dass er auf einen konstanten Wert entsprechend der vorgegebenen Führungsgröße gehalten wird, was konstant bleibende Randbedingungen betrifft. Der gesteuerten Umgebungszustand wird beispielsweise durch den Fahrwiderstand, und damit durch die Fahrbahnsteigung und/oder ein Luftwiderstand angegeben. Unter dem mindestens einen gesteuerten Fahrzeugteilzustand kann beispielsweise ein Rad-Durchmesser des Fahrzeugs und/oder eine Drehzahl verstanden werden.
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Möglichkeiten zum aktiven Steuern eines Umgebungszustands und/oder eines Fahrzeugteilzustands sind aus dem Stand der Technik bekannt. Es wird deshalb nicht ausführlicher auf diese eingegangen.
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In einem Verfahrensschritt S2 wird eine IST-Beanspruchung der Fahrzeugkomponente während eines ausgeführten Testzyklus ermittelt. Bevorzugterweise wird während des Testzyklus eine aktuelle Beanspruchungszunahme mit einer vorgegebenen Abfragefrequenz an der Fahrzeugkomponente ermittelt. Die Abfrage der aktuellen Beanspruchungszunahme kann beispielsweise mit einer Frequenz von 100 Hz (für jeweils 10 ms) erfolgen. Während eines gleichzeitigen Ausführens des Verfahrensschritts S1 kann die aktuelle Beanspruchungszunahme an der Fahrzeugkomponente somit als IST-Beanspruchung aufintegriert werden.
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In einer besonders vorteilhaften Ausführungsform erfolgen das Abfragen der aktuellen Beanspruchungszunahme. Es wird prinzipiell zwischen einer Gesamtbeanspruchung des Bauteils über die zu erwartende Belastungsdauer und einer Beanspruchung in den einzelnen Testzyklen unterschieden Vorteilhafterweise wird die IST-Beanspruchung der Fahrzeugkomponente während des Testzyklus als ein Absolutwert bestimmt. Insbesondere kann die IST-Beanspruchung Dist bestimmt werden gemäß der Gleichung (Gl 1): Dist = Nü·Mw, (Gl 1) wobei Nü die Anzahl der Überrollungen, M ein Drehmoment und w der Wöhlerexponent für den betrachteten Beanspruchungsmechanismus des betrachteten Bauteils ist. (In diesem Fall sind alle Momente und Überrollungen auf die Getriebeeingangsseite bezogen.) Unter dem Wöhlerexponenten w kann insbesondere die Steigung der Wöhlerlinie, bzw. eine entsprechende Größe, verstanden werden. Somit muss nicht die gesamte Wöhlerlinie ermittelt werden, um einen geeigneten Zahlenwert (als ”Wöhlerexponenten-Ersatzwert”) zum Bestimmen der IST-Beanspruchung zu verwenden. Als Alternative zu einer als Absolutwert festgelegten IST-Beanspruchung kann die IST-Schädigung allerdings auch als Prozentwert auf die maximal ertragbare Beansprunchung bezogen, bestimmt werden.
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Das hier beschriebene Verfahren kann beispielsweise benutzt werden, um eine Verzahnung der einzelnen Gänge eines Fahrzeugs zu testen. In diesem Fall kann in dem Verfahrensschritt S2 eine IST-Beanspruchung umfassend eine Ist-Verzahnungs-Beanspruchung einer Verzahnung einzelner Gänge während des vorausgehenden Testzyklus ermittelt werden.
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Der Verfahrensschritt S2 kann auch ausgeführt werden, indem nach jeden Testzyklus eine an der Fahrzeugkomponente aufgetretene Summen-Beanspruchung ermittelt und anschließend eine Differenz aus der aktuell ermittelten Summen-Beanspruchung und der von dem zuletzt ausgeführten Testzyklus ermittelten Summen-Beanspruchung bestimmt wird.
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Der Verfahrensschritt S3 wird jeweils zwischen zwei nacheinander folgenden Testzyklen der Reihe von mindestens zwei Testzyklen ausgeführt. Dabei wird in einem ersten Unterschritt S31 eine IST-Abweichungsgröße einer IST-Beanspruchung der Fahrzeugkomponente während eines vorausgehenden Testzyklus der zwei nacheinander folgenden Testzyklen von einer für zumindest den vorausgehenden Testzyklus vorgegebenen Soll-Beanspruchung ermittelt. Die für zumindest den vorausgehenden Testzyklus vorgegebene Soll-Beanspruchung kann beispielsweise ein fest vorgegebener Wert sein. Auf eine vorteilhafte Vorgehensweise zum Festlegen der Soll-Beanspruchung speziell für den vorausgehenden Testzyklus wird unten noch eingegangen.
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Beispielsweise wird in dem ersten Unterschritt S31 die IST-Beanspruchung während des vorausgehenden Testzyklus mit der für den vorausgehenden Testzyklus vorgegebenen Soll-Beanspruchung verglichen. Die IST-Abweichungsgröße gibt in diesem Fall an, ob die beiden miteinander verglichenen Werte innerhalb eines vorgegebenen Abweichungsbereichs übereinstimmen.
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Ebenso kann in dem ersten Unterschritt S31 die IST-Abweichungsgröße als Zahlengröße berechnet werden. Die IST-Abweichungsgröße ist beispielsweise ein Quotient aus der bestimmten IST-Beanspruchung und der vorgegebenen Soll-Beanspruchung und/oder eine Differenz der bestimmten IST-Beanspruchung von der vorgegebenen Soll-Beanspruchung.
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In einem zweiten Unterschritt S32 des Verfahrensschritts S3 wird, sofern die IST-Abweichungsgröße von einer vorgegebenen Höchstabweichungsgröße abweicht, die Führungsgröße unter Berücksichtigung der IST-Abweichungsgröße für einen nachfolgenden Testzyklus der zwei nacheinander folgenden Testzyklen neu festgelegt. Die vorgegebene Höchstabweichungsgröße kann auch gleich Null sein. In diesem Fall erfolgt das Neufestlegen der Führungsgröße unter Berücksichtigung der IST-Abweichungsgröße ohne einen zuvor ausgeführten Vergleich.
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Bevorzugterweise wird über das Neufestlegen der Führungsgröße unter Berücksichtigung der IST-Abweichungsgröße eine wahrscheinliche Soll-Beanspruchung für den nachfolgenden Testzyklus geändert. Die wahrscheinliche Soll-Beanspruchung kann insbesondere für den nachfolgenden Testzyklus gesteigert oder gesenkt werden, um ein vorteilhaftes Einhalten einer gewünschten (standardgemäßen) Soll-Beanspruchung zu gewährleisten und/oder Abweichungen davon zu kompensieren.
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Beispielsweise kann als Führungsgröße unter Berücksichtigung der IST-Abweichungsgröße mindestens eine Soll-Größe bezüglich einer Fahrbahnsteigung, eines Rad-Durchmessers des Fahrzeugs mit der Fahrzeugkomponente, einer Drehzahl und/oder eines Luftwiderstands für den nachfolgenden Testzyklus neu festgelegt werden. Die Ausführbarkeit des Verfahrensschritts S32 ist jedoch nicht auf die hier aufgezählten Beispiele beschränkt.
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Optional kann die Soll-Beanspruchung, welche in dem Verfahrensschritt S31 mit der IST-Beansprchunung der Fahrzeugkomponente während des vorausgehenden Testzyklus ausgewertet wird, in einem Verfahrensschritt S4 des Verfahrens speziell für den folgenden Testzyklus vorgegeben werden. Der Verfahrensschritt S4 kann beispielsweise überlappend mit dem Verfahrensschritt S1 eines nächsten Testzyklus und/oder dem Verfahrensschritt S2 oder als Unterschritt des Verfahrensschritts S3 ausgeführt werden.
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Vorzugsweise wird die Soll-Beanspruchung für zumindest den vorausgehenden Testzyklus unter Berücksichtigung einer Soll-Gesamt-Beanspruchung der Fahrzeugkomponente während der Reihe von mindestens zwei Testzyklen, einer Summen-Beanspruchung der Fahrzeugkomponente während der folgenden Testzyklen ausgeführten Testzyklen der Reihe von mindestens zwei Testzyklen, einer Gesamt-Anzahl von Testzyklen der Reihe von mindestens zwei Testzyklen und/oder einer Anzahl der vor dem vorausgehenden Testzyklus ausgeführten Testzyklen der Reihe von mindestens zwei Testzyklen vorgegeben. Insbesondere kann die Soll-Beanspruchung für zumindest den vorausgehenden Testzyklus vorgegeben werden gemäß Gleichung (Gl 2): Dsoll = Dges – Dsum / Nges – Nsum; (Gl 2) wobei Dges die Soll-Gesamt-Beanspruchung der Fahrzeugkomponente während der Reihe von mindestens zwei Testzyklen, Dsum die Summen-Beanspruchung der Fahrzeugkomponente während der vor dem vorausgehenden Testzyklus ausgeführten Testzyklen der Reihe von mindestens zwei Testzyklen, Nges die Gesamt-Anzahl von Testzyklen der Reihe von mindestens zwei Testzyklen und Nsum die Anzahl der vor dem vorausgehenden Testzyklus ausgeführten Testzyklen der Reihe von mindestens zwei Testzyklen ist.
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Das Verfahren mit den Verfahrensschritten S1 bis S3 oder S1 bis S4 ermöglicht somit eine Anpassung einer Prüflingsbelastung während einer Prüfung, um ein vorgegebenes Beanspruchungskollektiv zu erreichen. Insbesondere ist ein Prüfkollektiv realsierbar, wobei das vorgegebene Lastkollektiv in einem sich zyklisch wiederholenden Prüfprogramm abgebildet wird. Die einzelnen Zyklen haben einen festgelegten Ablauf, wobei eine oder mehrere Soll-Größen, wie beispielsweise eine Fahrbahnsteigung, eine Masse, ein Luftwiderstand und/oder ein Drehmoment, bereits während der Laufzeit so anpassbar sind, dass die gewünschte Beanspruchung erzielt wird. Beispielsweise können die Anpassungen gangselektiv und/oder automatisiert während des Tests mittels eines entsprechenden Algorithmus erfolgen. Nachfolgend wird ein vorteilhaftes Ausführungsbeispiel des Verfahrens beispielhaft ausgeführt:
Das Ausführungsbeispiel ist für einen Triebstrangdauerlauf zum Aufbringen eines vorher festgelegten Lastkollektivs auf Erprobungsteile verwendbar. Während des Dauerlaufs wird der zeitliche Belastungsverlauf der einzelnen Gänge so justiert, dass am Ende für jeden Gang die gewünschte Ist-Beanspruchung erreicht wird. Das Einstellen der Zeitanteile der einzelnen Gänge geschieht durch Verstellen der gangabhängigen simulierten Fahrbahnsteigungen innerhalb von definierten Bereichen. Die Regelgröße ist die (aktuelle) Beanspruchung, welche zur Laufzeit ermittelt wird. Die Stellgröße ist die Fahrbahnsteigung für jeden Gang, über welche die Zeit und damit die Beanspruchung variierbar sind.
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Während eines ausgeführten Zyklus können die Beschleunigungs-Zeiten in geregelten Abschnitten (z. B. bei Volllast) ermittelt und daraus die mittlere Beschleunigung im Zyklus bestimmt werden. Außerdem kann die IST-Beanspruchung gemäß Gleichung (Gl 1) unter Einhaltung einer vorgegebenen Abfragefrequenz und mittels einer Integration bestimmt werden. Alle Beanspruchungswerte können durch 1012 dividiert werden. Dies erleichtert ihre Auswertung. Die Beanspruchungen können unter Volllast als für die Steigungsregelung relevant gesondert ausgewertet werden.
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Am Ende eines ausgeführten Testzyklus wird die in dem Zyklus erreichte IST-Beanspruchung mit der für den Zyklus vorgegebenen Soll-Beanspruchung verglichen. Eine Abweichung der IST-Beanspruchung von der Soll-Beanspruchung kann in dem nachfolgenden Testzyklus ausgeglichen werden.
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Nach jedem ausgeführten Zyklus können die eingetretenen Beanspruchungen für eine Dokumentation abgespeichert werden.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102007034559 A1 [0002]
