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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Ermittlung einer Öltemperatur bei einem Getriebe, wobei über einen außerhalb eines Ölsumpfs des Getriebes platzierten Temperatursensor eine Spritzöltemperatur gemessen wird. Des Weiteren betrifft die Erfindung ein Getriebe, ein Computerprogrammprodukt, sowie einen das Computerprogrammprodukt aufweisenden Datenträger.
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Neben vielen anderen Parametern wird bei einem Getriebe üblicherweise auch eine jeweils aktuelle Öltemperatur kontinuierliche erfasst und bei Regelungen, sowie Diagnoseverfahren miteinbezogen. Da dabei die Temperatur im Ölsumpf des Getriebes maßgeblich ist, weisen Getriebesysteme zum Teil in diesem Bereich Temperatursensoren auf, über welche die Ölsumpftemperatur unmittelbar gemessen werden kann. Allerdings ist die Anordnung von Sensoren im Bereich des Ölsumpfes konstruktiv aufwendig, so dass eine entsprechende Sensorik häufig auch abseits des Ölsumpfs platziert wird. In diesen Fällen wird dann die Temperatur von Spritzöl bestimmt, welches während des Betriebs des jeweiligen Getriebes durch dessen rotierende Elemente aufgewirbelt wird und im Folgenden mit dem jeweiligen Temperatursensor in Kontakt gelangt.
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Aus der
DE 199 15 471 A1 geht ein Getriebe hervor, bei welchem ein Temperatursensor abseits eines Ölsumpfes platziert ist, wobei über diesen Temperatursensor in dem jeweiligen Bereich eine Öltemperatur von Spritzöl gemessen wird.
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Ausgehend vom vorstehend beschriebenen Stand der Technik ist es nun die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zur Ermittlung einer Öltemperatur bei einem Getriebe zu schaffen, mittels welchem eine Ölsumpftemperatur des Getriebes möglichst präzise und mit niedrigem Aufwand ermittelt werden kann.
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Diese Aufgabe wird aus verfahrenstechnischer Sicht ausgehend vom Oberbegriff des Anspruchs 1 in Verbindung mit dessen kennzeichnenden Merkmalen gelöst. Die hierauf folgenden, abhängigen Ansprüche geben vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung wieder. Im Hinblick auf ein Getriebe erfolgt eine Lösung der Aufgabe durch die technische Lehre des Anspruchs 6. Hinsichtlich eines Computerprogrammprodukts, sowie einem dieses enthaltenden Speichermediums wird auf die Ansprüche 7 und 8 verwiesen.
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Gemäß der Erfindung wird bei einem Verfahren zur Ermittlung einer Öltemperatur eine Spritzöltemperatur über einen außerhalb eines Ölsumpfs des Getriebes platzierten Temperatursensor gemessen. Infolge seiner Anordnung misst der Temperatursensor also die Temperatur von Spritzöl, welches durch rotierende Bauteile des Getriebes Öl aufgewirbelt und in Folge dessen unter anderem auf den Temperatursensor aufgebracht wird. Dabei kann der Temperatursensor innerhalb des Getriebes an jeder denkbaren Stelle vorgesehen sein, an welcher ein derartiger Kontakt mit Spritzöl stattfinden kann.
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Bei dem Getriebe handelt es sich bevorzugt um ein Kraftfahrzeuggetriebe, wobei dieses hierbei als Handschaltgetriebe, als automatisches bzw. automatisiertes Getriebe oder auch als stufenloses Getriebe ausgeführt sein kann. Des Weiteren ist im Falle eines Kraftfahrzeuggetriebes eines Nutzfahrzeuges eine Ausführung in Gruppenbauweise, d. h. bestehend aus einer Hauptgruppe, einer vor- oder nachgeschalteten Splitgruppe und/oder einer nachgeschalteten Bereichsgruppe, denkbar.
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Die Erfindung umfasst die technische Lehre, dass eine Ölsumpftemperatur aus der gemessenen Spritzöltemperatur ermittelt wird, wobei im Zuge der Ermittlung das Vorliegen mindestens eines eine Abweichung der Ölsumpftemperatur von der gemessenen Spritzöltemperatur bedingenden Einflussfaktors geprüft wird, und wobei bei Vorliegen des mindestens einen Einflussfaktors auf einen jeweiligen Wert der gemessenen Spritzöltemperatur je ein Offsetwert zur Kompensation der Abweichung aufgerechnet wird. Mit anderen Worten wird also aus der gemessenen Spritzöltemperatur eine im Ölsumpf des Getriebes vorherrschende Öltemperatur berechnet. Dabei wird überprüft, ob mindestens ein Einflussfaktor vorliegt, welcher zu einer Abweichung der Ölsumpftemperatur von der über den Temperatursensor ermittelten Spritzöltemperatur führt. Liegt dieser Einflussfaktor dann vor, so wird auf den jeweiligen, gemessenen Wert der Spritzöltemperatur ein entsprechender Offsetwert aufgerechnet, um die Abweichung zwischen Ölsumpftemperatur und Spritzöltemperatur auszugleichen. Wird allerdings kein Einflussfaktor erkannt, so wird die Ölsumpftemperatur dementsprechend gleich der gemessenen Spritzöltemperatur gesetzt.
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Ein derartiges Verfahren zur Ermittlung einer Öltemperatur hat dabei den Vorteil, dass eine Bestimmung der maßgeblichen Ölsumpftemperatur ohne entsprechende Sensorik im Bereich des Ölsumpfs und damit mit niedrigem Aufwand erfolgen kann, gleichzeitig aber durch die Berücksichtigung möglicher Abweichungen von der gemessenen Spritzöltemperatur eine weitestgehende Annäherung an die tatsächlich im Ölsumpf vorherrschende Temperatur möglich ist. Denn je nach Anordnung des Temperatursensors im Getriebe außerhalb des Ölsumpfs sind in dem jeweiligen Anordnungsbereich Einflussfaktoren, insbesondere Wärme in das Spritzöl einbringende Bauteile, vorhanden, welche eine im Vergleich zum Bereich des Ölsumpfs abweichende Temperatur hervorrufen, so dass die dort gemessene Temperatur prinzipiell von der tatsächlichen Ölsumpftemperatur abweicht. Durch das erfindungsgemäße Verfahren kann nun der Einfluss dieser Faktoren kompensiert und damit aus der gemessenen Temperatur mit hoher Übereinstimmung auf die Ölsumpftemperatur geschlossen werden.
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Im Gegensatz dazu kann bei dem System der
DE 199 15 471 A1 nur die im Bereich des Temperatursensors vorherrschende Spritzöltemperatur gemessen werden, wobei ein präziser Rückschluss auf die Ölsumpftemperatur nicht immer möglich ist, da das Ergebnis der Temperaturmessung bei bestimmten Betriebssituationen des Getriebes von der tatsächlichen Temperatur im Ölsumpf abweichen kann.
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Im Sinne der Erfindung ist mit einem „Einflussfaktor“ eine im Bereich des Temperatursensors vorherrschende Bedingung zu verstehen, welche einer Art der Anordnung des Temperatursensors, dem Aufbau des Getriebes im Bereich des Sensors bzw. auch dem Vorhandensein bestimmter Komponenten geschuldet sein kann. So ist hierunter beispielsweise zu verstehen, dass die rotierenden Elemente, welche das Getriebeöl an den Temperatursensor spritzen, im Vergleich zu übrigen Komponenten des Getriebes einer hohen Belastung unterworfen sind, so dass auch ein hoher Wärmeeintrag in das abgespritzte Getriebeöl stattfindet. Hierbei kann es sich auch um Komponenten des Getriebes handeln, welche nur in bestimmten Betriebssituationen des Getriebes, also beispielsweise nur bestimmten Gängen, zum Einsatz kommen, so dass auch die hierbei hervorgerufene Temperaturabweichung zum Ölsumpf nur bei deren Einsatzfall auftritt. Andererseits kann eine Kompensation aber auch notwendig sein, wenn die gemessene Öltemperatur unter der tatsächlichen Ölsumpftemperatur liegt, beispielsweise aufgrund einer verbesserten Wärmeabfuhr in dem jeweiligen Bereich oder aufgrund der Anordnung im Bereich vergleichsweise niedrig belasteter Elemente. Infolge dessen kann es sich je nach Einflussfaktor bei dem zugehörigen Offsetwert um ein positives oder negatives Offset handeln.
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Entsprechend einer Ausführungsform der Erfindung wird bei Platzierung des Temperatursensors im Bereich einer Zahnradstufe des Getriebes als Einflussfaktor geprüft, ob die Zahnradstufe aktuell in einen Kraftfluss eingebunden ist. Dabei wird im zu bejahenden Fall ein zugehöriger Offsetwert auf den Wert der gemessenen Spritzöltemperatur aufgerechnet. Hierdurch kann bei einer derartigen Anordnung des Temperatursensors dem Umstand Rechnung getragen werden, dass in das über eines der Zahnräder der Zahnradstufe abgeschleuderte Öl eine höhere Wärmemenge eingetragen wird, wenn die Zahnräder der Zahnradstufe unter Last laufen. Grund hierfür sind insbesondere die Zahnreibungen bei Laufen unter Last. Im Rahmen der Erfindung kann es sich bei der jeweiligen Zahnradstufe um eine Stirnradstufe oder auch eine Planetenstufe handeln.
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Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung, welche hierbei alternativ (ODER-Verknüpfung) oder auch ergänzend (UND-Verknüpfung) zu der vorhergehend beschriebenen Variante ist, wird als Einflussfaktor geprüft, ob ein im Bereich des Temperatursensors durch das Getriebe übertragenes Drehmoment eine Grenze übersteigt. Im zu bejahenden Fall wird dann ein zugehöriger Offsetwert auf den Wert der gemessenen Spritzöltemperatur aufgerechnet. Hierdurch kann eine Abweichung kompensiert werden, welche durch eine hohe Last des Getriebes im Bereich des Temperatursensors hervorgerufen wird. Dabei wird insbesondere mit Hilfe des jeweils aktuell geschalteten, der Getriebesteuerung bekannten Übersetzungsverhältnisses auf das tatsächliche Drehmoment an der jeweiligen Stelle geschlossen und dieses in Bezug zu der jeweiligen Grenze gesetzt. Bei Platzierung des Temperatursensors im eingangsseitigen Bereich des Getriebes handelt es sich, sofern keine Vorübersetzung beispielsweise über einen hydrodynamischen Drehmomentwandler stattfindet, dann bei dem relevanten Drehmoment um ein Motormoment einer dem Getriebe vorgeschalteten Antriebsmaschine.
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In Weiterbildung der Erfindung wird der je eine Offsetwert zeitlich versetzt zu dem Vorliegen des mindestens einen Einflussfaktors aufgerechnet. Durch diesen zeitlichen Verzug der Aufrechnung des Offsets wird dem tatsächlichen Umstand Rechnung getragen, dass Temperaturabweichungen vom gemessenen Wert zum Wert der Ölsumpftemperatur nicht schlagartig auftreten, sondern sich aufgrund der nötigen Erwärmung von Bauteilen im Bereich des Temperatursensors allmählich entwickeln. Bevorzugt wird der Offsetwert dabei mit einer Einlauf- und/oder einer Auslauframpe aufgerechnet, welche dabei einen stetigen An- bzw. Abstieg oder auch einen An- bzw. Abstieg entsprechend einer anderweitigen Funktion nachbilden kann.
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Die erfindungsgemäße Lösung lässt sich auch als Computerprogrammprodukt verkörpern, welches, wenn es auf einem Prozessor eines Getriebesteuergeräts läuft, den Prozessor softwaremäßig anleitet, die zugeordneten erfindungsgegenständlichen Verfahrensschritte durchzuführen. In diesem Zusammenhang gehört auch ein computerlesbares Medium zum Gegenstand der Erfindung, auf dem ein vorstehend beschriebenes Computerprogrammprodukt abrufbar gespeichert ist.
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Die Erfindung ist nicht auf die angegebene Kombination der nebengeordneten Ansprüche oder der hiervon abhängigen Ansprüche beschränkt. Es ergeben sich darüber hinaus Möglichkeiten, einzelne Merkmale, auch soweit sie aus den Ansprüchen, der nachfolgenden Beschreibung einer Ausführungsform der Erfindung oder unmittelbar aus den Zeichnungen hervorgehen, miteinander zu kombinieren. Die Bezugnahme der Ansprüche auf die Zeichnungen durch Verwendung von Bezugszeichen soll den Schutzumfang der Ansprüche nicht beschränken.
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Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung, welche nachfolgend erläutert wird, ist in den Zeichnungen dargestellt. Es zeigt:
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1 eine schematische Schnittansicht eines Getriebes; und
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2 ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens zur Ermittlung einer Öltemperatur entsprechend einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung.
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Aus 1 geht eine schematische Ansicht eines Getriebes 1 hervor, wobei es sich bei diesem Getriebe 1 um ein Kraftfahrzeuggetriebe und dabei im Speziellen ein in Gruppenbauweise ausgeführtes Getriebe für ein Nutzfahrzeug handelt. Vorliegend ist das Getriebe 1 dabei im Bereich einer Zahnradstufe 2 geschnitten, welche einer Splitgruppe des Getriebes 1 zugeordnet ist und von deren Stirnrädern 3 und 4 eines auf einer Antriebswelle 5 und eines auf einer parallel hierzu liegenden Vorgelegewelle 6 angeordnet ist. Das größere Stirnrad 4 taucht dabei zudem in einen Ölsumpf 7 ein, welcher im unteren Bereich eines Getriebegehäuses 8 vorgesehen ist und in welchem sich das zur Schmierung des Getriebes 1 benötigte Getriebeöl sammelt.
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Bei Betrieb des Getriebes 1 nimmt das Stirnrad 4 bei seiner Rotation Öl aus dem Ölsumpf 7 mit, so dass zum einen der Bereich des Zahneingriffs mit dem Stirnrad 3 geschmiert und zum anderen durch Abschleudern des mitgenommenen Öls auch sonstige Komponenten des Getriebes 1, wie beispielsweise zugehörige Stelleinrichtungen, geschmiert werden.
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Wie zudem in 1 zu erkennen ist, ist oberhalb des Stirnrades 3 ein Temperatursensor 9 angeordnet, der ebenfalls von dem durch das Stirnrad 4 mitgenommene Öl angespritzt wird und die Spritzöltemperatur Tmess dieses Spritzöls bestimmen kann. Der Temperatursensor 9 steht nun mit einer Getriebesteuerung 10 in Verbindung, welche hierdurch die vom Temperatursensor 9 gemessene Spritzöltemperatur Tmess abgreifen kann.
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Da allerdings eine Ölsumpftemperatur TSumpf, also eine Temperatur des Öls im Ölsumpf 7, für Diagnosezwecke und sonstige Regelungen des Getriebes 1 maßgeblich ist, ermittelt die Getriebesteuerung 10 diese Ölsumpftemperatur TSumpf aus der gemessenen Spritzöltemperatur Tmess, wobei auf dieses Verfahren nun unter Zuhilfenahme des Ablaufdiagramms in 2 näher eingegangen werden soll:
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Das Verfahren zur Ermittlung der Ölsumpftemperatur TSumpf wird zu Beginn des Betriebs des Getriebes 1 in einem Schritt S1 angestoßen, wobei im Rahmen dieses Schrittes S1 Zeitvariablen x1 und x2 gleich Null gesetzt werden. In einem hierauf folgenden Schritt S2 fragt die Getriebesteuerung 10 dann die aktuelle, gemessene Spritzöltemperatur Tmess am Temperatursensor 9 ab.
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Im folgenden Schritt S3 wird dann ein erster Offsetwert TDiff1 berechnet, über welchen eine Abweichung der Ölsumpftemperatur TSumpf von der gemessenen Spritzöltemperatur Tmess aufgrund eines Kraftflusses über die Zahnradstufe 2 kompensiert werden kann. Dieser erste Offsetwert TDiff1 errechnet sich dabei aus einem Produkt aus einem konstanten Temperaturoffset T1 und einer Division, in deren Zähler die Zeitvariable x1 und in deren Nenner eine vordefinierte Zeitkonstante t1 steht. Da zu Beginn der Ermittlung der Ölsumpftemperatur TSumpf die Zeitvariable x1 gleich Null ist, ist auch der erste Offsetwert TDiff1 zunächst gleich Null.
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In einem Schritt S4 wird dann abgefragt, ob ein Gang in dem Getriebe 1 geschaltet ist, an dessen Darstellung die Zahnradstufe 2 beteiligt ist, also ob die Zahnradstufe 2 in einen Kraftfluss eingebunden ist. Ist dies zu bejahen, so wird zu einem Schritt S5 übergegangen, während im zu verneinenden Fall in einen Schritt S6 gewechselt wird.
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In Schritt S5, also im Falle eines Kraftflusses über die Zahnradstufe 2, wird dann überprüft, ob die Zeitvariable x1 bereits der Zeitkonstante t1 entspricht, was im Vorfeld bei Schritt S3 aufgrund der Verrechnung der Zeitvariablen x1 und der Zeitkonstanten t1 eine Gleichsetzung des ersten Offsetwertes TDiff1 mit dem Temperaturoffset T1 zur Folge hätte. Im zu bejahenden Fall würde also der komplette Temperaturoffset T1 in den Offsetwert TDiff1 einfließen, wobei in diesem Fall direkt zu einem Schritt S7 weitergegangen wird. Ist das Ergebnis von Schritt S5 hingegen negativ, so wird in einem Schritt S8 die Zeitvariable x1 um 1/t1 vergrößert und anschließend zu Schritt S7 übergegangen.
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Wurde hingegen in Schritt S4 ermittelt, dass sich die Zahnradstufe 2 nicht im Kraftfluss befindet, so wird in Schritt S6 abgefragt, ob die Zeitvariable x1 größer 0 ist, wobei im zu verneinenden Fall wiederum direkt zu Schritt S7 übergegangen wird. Ist das Ergebnis aus Schritt S6 hingegen positiv, so wird in einem Schritt S9 die Zeitvariable x1 um den Betrag 1/t1 reduziert. Im Folgenden wird dann ebenfalls zu Schritt S7 übergegangen.
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Im Zuge der Schritte S5, S6, S8 und S9 wird dabei je nach Ergebnis der Abfragen aus Schritt S5 und S6 die Zeitvariable x1 verändert und in der Folge für die nachfolgenden Durchläufe zur Ermittlung der Ölsumpftemperatur TSumpf der Offsetwert TDiff1 variiert.
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Im Rahmen des Schrittes S7 wird dann ein zweiter Offsetwert TDiff2 ermittelt, indem das Produkt aus einem Temperaturoffset T2 und einer Division gebildet wird, in deren Zähler die Zeitvariable x2 und in deren Nenner eine Zeitkonstante t2 enthalten ist. Da im Rahmen des ersten Durchlaufs des Verfahrens die Zeitvariable x2 gleich Null gesetzt ist, wird zunächst auch der zweite Offsetwert TDiff2 zu Null.
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Auf Schritt S7 folgend wird in einem Schritt S10 dann überprüft, ob ein Drehmoment M im Bereich des Temperatursensors 10, vorliegend ein Drehmoment M an der Antriebswelle 5, eine vordefinierte Grenze MGrenz übersteigt. Im zu bejahenden Fall wird zu einem Schritt S11 übergegangen, während ansonsten zu Schritt S12 gewechselt wird, in welchem eine Abfrage erfolgt, ob die Zeitvariable x2 größer Null ist.
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Liegt das Drehmoment M über der Grenze MGrenz, so wird in Schritt S11 überprüft, ob die Zeitvariable x2 der Zeitkonstante t2 entspricht, wobei in einem zu bejahenden Fall direkt zu Schritt S13 gewechselt wird. Ist das Ergebnis aus Schritt S11 hingegen negativ, so wird in einem Schritt S14 die Zeitvariable x2 um den Faktor 1/t2 vergrößert. Anschließend wird ebenfalls zu Schritt S13 übergegangen.
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In Schritt S12, welcher bei einem negativen Ergebnis auf Schritt S10 folgt, kann im Rahmen der Abfrage, ob die Zeitvariable x2 größer Null ist, im zu bejahenden Fall zu einem Schritt S15 übergegangen werden, wohingegen im zu verneinenden Fall unmittelbar Schritt S13 auf Schritt S12 folgt. Im Falle von Schritt S15 wird die Zeitvariable x2 um 1/t2 reduziert und dann ebenfalls zu Schritt S13 gewechselt.
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In Schritt S13 wird dann letztendlich die Ölsumpftemperatur TSumpf aus der Summe der gemessenen Öltemperatur Tmess und der Offsetwerte TDiff1 und TDiff2 berechnet. Im Rahmen des ersten Durchlaufs des Verfahrens sind die Offsetwerte TDiff1 und TDiff2 gleich Null, so dass die Ölsumpftemperatur TSumpf der gemessenen Öltemperatur Tmess entspricht.
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Anschließend wird von Schritt S13 zurück zu Schritt S2 gegangen und im Folgenden die Schritte S3 bis S12, sowie ggf. S14 und S15 erneut durchlaufen. Im Falle negativer Ergebnisse in den Schritten S4 und S10 kommt es auch in der Folge nicht zu einer Veränderung der Zeitvariablen x1 und x2, so dass die Ölsumpftemperatur TSumpf gleich der gemessenen Öltemperatur Tmess bleibt.
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Werden hingegen die in Schritt S4 und Schritt S10 wiedergespiegelten Einflussfaktoren ermittelt, so wird die Zeitvariable x1 bzw. x2 im Rahmen der Schritte S5 und S8 bzw. S11 und S14 vergrößert, so dass im Rahmen des nächsten Durchlaufs ein entsprechender Anteil des Offsetwerts TDiff1 bzw. TDiff2 auf die gemessene Öltemperatur Tmess aufgerechnet wird. Da sich der jeweilige Offsetwert TDiff1 bzw. TDiff2 hierbei bei Fortbestehen des jeweiligen Einflussfaktors langsam erhöht, fließt der jeweilige feste Temperaturoffset T1 bzw. T2 auch kontinuierlich größer werdend in die Berechnung der Ölsumpftemperatur TSumpf ein. Hierdurch wird eine Einlauframpe definiert, welche den zeitlichen Verzug für die notwendige Bauteilerwärmung wiederspiegelt.
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Fällt der jeweilige Einflussfaktor weg, so wird die jeweilige Zeitvariable im Folgenden in den Schritten S6 und S9 bzw. S12 und S15 auch wieder verringert, so dass in der Folge auch der Anteil des Temperatoroffsets T1 bzw. T2 bei der Bildung des Offsetwerts TDiff1 bzw. T Diff2 geringer wird. Hierdurch wird eine entsprechende Auslauframpe definiert, welche nach Wegfallen des jeweiligen Einflussfaktors die allmähliche Temperaturreduzierung der entsprechenden Bauteile abbildet.
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Mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Ermittlung einer Öltemperatur kann eine Ölsumpftemperatur mit niedrigem Aufwand, sowie einer hohen Genauigkeit berechnet werden.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Getriebe
- 2
- Zahnradstufe
- 3
- Stirnrad
- 4
- Stirnrad
- 5
- Antriebswelle
- 6
- Vorgelegewelle
- 7
- Ölsumpf
- 8
- Getriebegehäuse
- 9
- Temperatursensor
- 10
- Getriebesteuerung
- Tmess
- gemessene Spritzöltemperatur
- TSumpf
- Ölsumpftemperatur
- x1
- Zeitvariable
- x2
- Zeitvariable
- TDiff1
- Offsetwert
- TDiff2
- Offsetwert
- T1
- Temperaturoffset
- T2
- Temperaturoffset
- t1
- Zeitkonstante
- t2
- Zeitkonstante
- M
- Drehmoment
- MGrenz
- Grenze Drehmoment
- S1 bis S15
- Einzelschritte
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 19915471 A1 [0003, 0010]
