DE102016223178A1

DE102016223178A1 - Verfahren zum Betreiben einer Ventileinrichtung mit einem Ventilgehäuse und einem darin längsbeweglich angeordneten Ventilschieber

Info

Publication number: DE102016223178A1
Application number: DE102016223178.2A
Authority: DE
Inventors: Lukas Spath; Dirk Friederich; Markus TERWART; Rainer Novak
Original assignee: ZF Friedrichshafen AG
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 2016-11-23
Filing date: 2016-11-23
Publication date: 2018-05-24
Anticipated expiration: 2036-11-24
Also published as: DE102016223178B4

Abstract

Es wird ein Verfahren zum Betreiben einer Ventileinrichtung (4, 5) mit einem Ventilgehäuse (4B, 5B) und einem darin längsbeweglich angeordneten Ventilschieber (4A, 5A) beschrieben. Im Betrieb der Ventileinrichtung (4, 5) strömt zumindest zeitweise ein Feststoffpartikel aufweisender Fluidvolumenstrom (q) durch einen von dem Ventilgehäuse (4B, 5B) und dem Ventilschieber (4A, 5A) begrenzten Ventilspalt (4C, 5C). In Abhängigkeit einer Partikelgrößenverteilung der Feststoffpartikel im Fluidvolumenstrom (q) und des über der Betriebszeit während eines quasistationären Betriebszustandes der Ventileinrichtung (4, 5) durch den Ventilspalt (4C, 5C) geführten Fluidvolumenstromes eine Anzahl der Feststoffpartikel bestimmt, deren Größe wenigstens annähernd dem Spaltmaß (H) des Ventilspaltes (4C, 5C) entspricht. Bei Ermitteln einer Anzahl der Feststoffpartikel größer als eine definierte Schwelle wird ein eine Bewegung des Ventilschiebers (4A, 5A) im Ventilgehäuse (4B, 5B) der Ventileinrichtung (4, 5) beeinträchtigende Feststoffpartikelanzahl im Ventilspalt (4C, 5C) erkannt.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben einer Ventileinrichtung mit einem Ventilgehäuse und einem darin beweglich angeordneten Ventilschieber gemäß der im Oberbegriff des Patentanspruches 1 näher definierten Art.
Getriebe, wie Doppelkupplungsgetriebe, die hohen Performanceansprüchen genügen müssen, sind üblicherweise mit sogenannten Konstantpumpen, wie Sichelzellenpumpen, ein- oder doppelhubigen Flügelzellenpumpen und dergleichen, mit fester Übersetzung für die Versorgung der Steuerungshydraulik ausgebildet. Ein Anstieg der Drehzahl des Antriebes solcher Konstantpumpen bewirkt einen direkten Anstieg der Förderleistung einer Konstantpumpe. Schon ab einer vergleichbar geringen Antriebsdrehzahl steht zur Erreichung einer maximalen Performance ausreichend viel Fördervolumenstrom seitens der Konstantpumpe zur Verfügung. Da dieser Fördervolumenstrom jedoch konstant gefördert wird, werden die für neue Getriebegenerationen definierten Wirkungsgrade und damit einhergehende Verbrauchsziele von Fahrzeugen nicht erreicht.
Um den Betriebswirkungsgrad von Getrieben zu verbessern und damit einen Energieverbrauch von Fahrzeugen zu verringern, werden Getriebe beispielsweise hardwareseitig mit regelbaren Flügelzellenpumpen mit jeweils entsprechend intelligenter softwareseitiger Ansteuerungsfunktion ausgeführt.
Nachteilhafterweise sind solche regelbaren Hydraulikpumpen durch eine nicht zu vernachlässigende Anfälligkeit für Verschmutzungen gekennzeichnet. Insbesondere besteht die Gefahr, dass durch den sogenannten Silting-Effekt im Bereich eines der regelbaren Pumpe zugeordneten Durchflussventils die Regeldynamik der regelbaren Hydraulikpumpen stark beeinträchtigt wird. Jedoch ist insgesamt kein ausreichendes Systemverhalten erzielbar, was für einen Fahrer in Form von Komfort- und Performanceeinbußen erkennbar ist.
Die als Silting bezeichnete Verschmutzung im Bereich von Ventileinrichtungen entsteht, wenn die betroffenen Ventileinrichtungen über definierte Betriebszeiten in quasistationären Betriebszuständen ohne Ventilwegveränderungen verharren, da sich dann über der Betriebszeit zunehmend im Bereich eines Ventilspaltes zwischen einem Ventilgehäuse und einem darin beweglich bzw. längsverschieblich angeordneten Ventilschieber keine Schmutzpartikel ablagern. Je länger die Ruhezeiten sind, desto mehr Schmutzpartikel sammeln sich im Ventilspalt an. Diese Schmutzansammlungen verursachen deutlich erkennbare und auch messbare Beeinträchtigungen des Ansteuerverhaltens der Ventilschieber. Während Versuchen wurde ermittelt, dass die Sprungantworten nach langen Ruhephasen von Ventileinrichtungen, d. h. nach längeren Phasen ohne Durchflussänderung im Bereich einer Ventileinrichtung, wesentlich träger bzw. langsamer sind.
Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Betreiben einer Ventileinrichtung mit einem Ventilgehäuse und einem darin beweglich angeordneten Ventilschieber zur Verfügung zu stellen, mittels dem ein gewünschtes Ansteuerverhalten einer Ventileinrichtung aufrechterhalten werden kann.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe mit einem Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruches 1 gelöst.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zum Betreiben einer Ventileinrichtung mit einem Ventilgehäuse und einem darin beweglich angeordneten Ventilschieber, wobei im Betrieb der Ventileinrichtung zumindest zeitweise ein Feststoffpartikel aufweisender Fluidvolumenstrom durch einen von dem Ventilgehäuse und dem Ventilschieber begrenzten Ventilspalt strömt, wird in Abhängigkeit einer Partikelgrößenverteilung der Feststoffpartikel im Fluidvolumenstrom und des über der Betriebszeit während eines quasistationären Betriebszustandes der Ventileinrichtung durch den Ventilspalt geführten Fluidvolumenstromes eine Anzahl der Feststoffpartikel bestimmt, deren Größe wenigstens annähernd dem Spaltmaß des Ventilspaltes entspricht, wobei bei Ermitteln einer Anzahl der Feststoffpartikel größer als eine definierte Schwelle ein eine Bewegung des Ventilschiebers im Ventilgehäuse der Ventileinrichtung beeinträchtigende Feststoffpartikelanzahl im Ventilspalt erkannt wird.
Der erfindungsgemäßen Vorgehensweise liegt die Kenntnis zugrunde, dass temporäres Verklemmen von Ventileinrichtungen, d. h. das sogenannte Silting, sich letztlich durch messtechnisch verifizierbare Auftretens-Wahrscheinlichkeiten beschreiben lässt und beim Silting es durch das Einspülen von Partikeln in einen Ventilspalt Klemmkräfte erzeugt werden, die die Ventildynamik verringern oder gänzlich unterdrücken. Die Auftretens-Wahrscheinlichkeit ist unter anderem davon abhängig, wie viele Partikel, die in etwa die Größe des Ventilspaltes aufweisen, über einen definierten Zeitraum gemeinsamen mit einem Fluidvolumenstrom in den Ventilspalt eingeleitet werden.
Ab Erkennen einer kritischen Partikelanzahl während eines quasistationären Betriebszustandes der Ventileinrichtung wird über die erfindungsgemäße Vorgehensweise ein gegebenenfalls die Ventildynamik beeinträchtigender Betriebszustand der Ventileinrichtung erkannt. Auf Basis dieser Kenntnis sind auf einfache Art und Weise einen solchen Betriebszustand der Ventileinrichtung auflösende Maßnahmen durchführbar, um die Ventileinrichtung mit einer gewünscht hohen Ventildynamik betreiben zu können.
Bei einer vorteilhaften Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens wird bei Ermitteln einer Anzahl der Feststoffpartikel größer als eine definierte Schwelle beim nächsten Verlassen des quasistationären Betriebszustandes der Ventileinrichtung eine Übersteuerungsfunktion durchgeführt, mittels der die Beeinträchtigung der Bewegung des Ventilschiebers zumindest wenigstens annähernd ausgleichbar ist. Damit wird bei einer Betätigung der Ventileinrichtung die Ventileinrichtung mit einem solchen Ansteuerpuls beaufschlagt, dass ein aufgrund Siltings auftretendes temporäres Klemmen der Ventileinrichtung durch eine verstärkte Betätigung der Ventileinrichtung vermieden wird und die aus dem Silting-Effekt resultierenden Klemmkräfte mühelos überwunden werden.
Alternativ hierzu oder kumulativ dazu wird bei Ermitteln einer Anzahl der Feststoffpartikel größer als eine definierte Schwelle bei einer weiteren mit geringem Aufwand durchführbaren Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens ein Spülimpuls zum kurzzeitig Verlassen des quasistationären Zustands der Ventileinrichtung und zum Ausspülen der Feststoffpartikel aus dem Ventilspalt generiert. Damit wird erreicht, dass die Ventileinrichtung bei einer späteren Betätigung mit der gewünscht hohen Ventildynamik zur Verfügung steht.
Der Fluidvolumenstrom wird bei einer mit geringer Rechenleistung im Betrieb der Ventileinrichtung umsetzbaren Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens unter Annahme einer laminaren Strömung gemäß folgendem formelmäßigen Zusammenhang bestimmt. $q = π * R 1 * H^{3} / (12 * μ * L) * (p 1 - p 2)$
mit

R1: Radius des Ventilschiebers
H: (R2 - R1), Spaltmaß bzw. Höhe des Ventilspaltes
R2: Radius des Bereiches des Ventilgehäuses, in dem der Ventilschieber beweglich angeordnet ist
L: Länge der Spaltströmung
µ: dynamische Viskosität.

Wird der Fluidvolumenstrom durch den Ventilspalt der Ventileinrichtung zur Ermittlung der Feststoffpartikelanzahl mit den statistischen Partikelzahlen der Feststoffpartikel im Fluidvolumenstrom multipliziert und integriert, ist die Auftretens-Wahrscheinlichkeit des Silting-Effektes statistisch auf einfache Art und Weise zu berechnen. Das ermittelte Integral ergibt letztlich die Feststoffpartikelanzahl der Feststoffpartikel, deren Größe wenigstens annähernd dem Spaltmaß des Ventilspaltes entspricht.
Da größere Feststoffpartikel im Fluidvolumenstrom über der Lebensdauer eines mit der Ventileinrichtung ausgeführten Getriebes abnehmen, werden die statistischen Partikelzahlen über der Lebensdauer parametriert, um über die Lebensdauer jeweils die richtige Feststoffpartikelanzahl mit geringem Aufwand ermitteln zu können.
Werden die statistischen Partikelzahlen bei Ermitteln definierter Betriebszustände einer die Ventileinrichtung umfassenden hydraulischen Steuereinrichtung eines Getriebes parametriert, ist beispielsweise ein durch Rennstarts verursachter Anstieg der Feststoffpartikel im Fluidvolumenstrom auf einfache Art und Weise berücksichtigbar.
Wird als Übersteuerungsfunktion ein Proportional-Differenzial-Algorithmus zur Erzeugung eines Mindestventilhubs des Ventilschiebers vorgesehen, ist die Beeinträchtigung der Bewegung des Ventilschiebers bei einem Verlassen des quasistationären Betriebszustandes mit hoher Spontaneität ausgleichbar.
Die Übersteuerungsfunktion wird bei einer weiteren vorteilhaften Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens in Abhängigkeit des Soll- und oder des Ist-Gradienten des Ventilhubes der Ventileinrichtung parametriert. Damit ist die Anpassung der zum Ausgleich des Silting-Effektes vorgesehenen veränderten Betätigung an den jeweils vorliegenden Betriebszustandsverlauf anpassbar.
Wird die Übersteuerungsfunktion bei positiven Soll- und/oder Ist-Gradienten des Ventilhubes der Ventileinrichtung zugelassen, während eine Aktivierung der Übersteuerungsfunktion bei negativen Soll- und/oder des Ist-Gradienten unterbleibt, ist auf einfache Art und Weise berücksichtigbar, dass der Übersteuerungsimpuls bei einer Durchflusserhöhung generiert wird und bei einer Durchflussabsenkung unterbleibt. Damit ist im konkreten Beispiel auf einfache Art und Weise berücksichtigt, dass ein durch den Übersteuerungsimpuls generierter erhöhter Durchfluss sich funktional nicht nachteilig auswirkt, ein zu geringer Durchfluss jedoch Systemdruckeinbrüche und damit Funktionseinschränkungen bewirken kann.
Sowohl die in den Patentansprüchen angegebenen Merkmale als auch die im nachfolgenden Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Gegenstandes angegebenen Merkmale sind jeweils für sich alleine oder in beliebiger Kombination miteinander geeignet, den erfindungsgemäßen Gegenstand weiterzubilden.
Weitere Vorteile und vorteilhafte Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Gegenstandes ergeben sich aus den Patentansprüchen und dem nachfolgend unter Bezugnahme auf die Zeichnung prinzipmäßig beschriebenen Ausführungsbeispiel.
Es zeigt:

1 eine Teildarstellung eines Hydraulikschemas einer hydraulischen Steuereinrichtung mit einer regelbaren Flügelzellenpumpe;
2 eine schematisierte Längsschnittansicht einer Ventileinrichtung; und
3 einen Verlauf eines Ventilhubes eines Ventilschiebers der Ventileinrichtung gemäß 2 über der Betriebszeit t.

1 zeigt einen Teil eines Hydraulikschemas einer hydraulischen Steuereinrichtung 1 eines als Doppelkupplungsgetriebes ausgeführten Getriebes 2 eines Fahrzeuges. Die hydraulische Steuereinrichtung 1 umfasst eine regelbare Flügelzellenpumpe 3, deren Fluidvolumen über zwei Ventileinrichtungen 4, 5 in Verbindung mit einer entsprechend intelligenten softwareseitigen Ansteuerungsfunktion regelbar ist. Dabei ist an der Ventileinrichtung 5 über einen elektrischen Drucksteller 6 ein Vorsteuerdruck p_VS5 anlegbar, um den Fluidvolumenstrom der regelbaren Flügelzellenpumpe entsprechend regeln zu können.
Es liegt im Ermessen des Fachmannes, anstatt einer Flügelzellenpumpe auch eine andere geeignete Pumpenbauart vorzusehen, deren Fluidvolumen im gewünschten Umfang betriebszustandsabhängig und unabhängig von einer Antriebsdrehzahl variierbar ist.
Während Betriebszustandsverläufen der regelbaren Flügelzellenpumpe 3, während den deren Fördervolumen nicht verändert wird, befinden sich die beiden Ventileinrichtungen 4 und 5 in sogenannten quasistationären Betriebszuständen, in den Ventilschieber 4A bzw. 5A der Ventileinrichtungen 4 und 5 in ihren aktuellen Stellungen gehalten werden und keine Stellbewegung ausführen. In solchen Betriebszuständen liegt den beiden Ventileinrichtungen 4 und 5 jeweils der aktuell im Bereich der regelbaren Flügelzellenpumpe 3 eingestellte und von dieser geförderte Fördervolumenstrom an. Zwischen dem Ventilschieber 4A bzw. 5A und den die Ventilschieber 4A bzw. 5A jeweils umgebenden Ventilgehäusen 4B bzw. 5B liegt bauartbedingt jeweils ein sogenannter Ventilspalt 4C bzw. 5C mit einem Spaltmaß H und einer Spaltlänge L vor.
Durch diesen in 2 näher dargestellten Ventilspalt 4C bzw. 5C strömt bei entsprechend vorliegendem Druckgefälle zwischen einem ersten Druck p1 und einem zweiten Druck p2 ein definierter Fluidvolumenstrom q, der neben dem Druckgefälle auch in Abhängigkeit der aktuellen Betriebstemperatur des Fluides steht. Der im quasistationären Betrieb der Ventileinrichtung 4 und 5 durch den Ventilspalt 4C bzw. 5C strömende Fluidvolumenstrom führt Feststoffpartikel in unterschiedlichen Größen mit sich. Feststoffpartikel mit Durchmessern kleiner als das Spaltmaß H, das vorliegend gleich der Differenz aus dem Außenradius bzw. Radius R2 des Ventilschiebers 4A bzw. 5A und dem Innenradius R2 des Ventilgehäuses 4B bzw. 5B ist, durchströmen den Ventilspalt 4C bzw. 5C ungehindert.
Im Unterschied hierzu lagern sich mit zunehmender Betriebszeit Feststoffpartikel im Ventilspalt 4C bzw. 5C an, deren Größen wenigstens annähernd dem Spaltmaß H des Ventilspaltes 4C bzw. 5C entsprechen. Daraus resultiert eine zunehmende Verschmutzung der Ventileinrichtungen 4 und 5, die auch als Silting bezeichnet wird.
Dabei sammelt sich im Bereich der Ventilspalte 4C bzw. 5C im quasistationären Betriebszustand der Ventileinrichtung 4 bzw. 5 umso mehr Schmutz an, umso länger die Ruhephasen der Ventileinrichtungen 4 und 5 andauern. Diese Schmutzansammlungen verursachen deutlich erkennbare bzw. messbare Verschlechterungen im Ansteuerverhalten der Ventilschieber 4A bzw. 5A. Durch das Einspülen der Feststoffpartikel in die Ventilspalte 4C bzw. 5C entstehend unter Umständen auf die Ventilschieber 4A bzw. 5A einwirkende Klemmkräfte, die die Ventildynamik herabsetzen oder gänzlich unterdrücken.
Die Wahrscheinlichkeit, dass Silting auftritt, ist davon abhängig, wie viele Feststoffpartikel in der Größe H des Ventilspalts 4C bzw. 5C in einem definierten Zeitraum durch den Ventilspalt 4C bzw. 5C geleitet werden. Dabei ist die Wahrscheinlichkeit des Auftretens von Silting bzw. die Auftretens-Wahrscheinlichkeit proportional zur der Verschmutzung des Fluides bzw. Öles, wobei jeweils nur die Feststoffpartikel als relevant anzusehen sind, deren Geometrie in der Größenordnung H des Ventilspalts 4C bzw. 5C liegt. Des Weiteren hängt die sogenannte Auftretens-Wahrscheinlichkeit von Silting von dem meist laminarmodellierten Fluidvolumenstrom zwischen dem Ventilschieber 4A bzw. 5A und dem Ventilgehäuse 4B bzw. 5B vom Druckgefälle ab, welches gleich der Differenz aus einem ersten Druck p1 stromauf des Ventilspaltes 4C bzw. 5C und dem zweiten Druck p2 stromab des Ventilspaltes 4C bzw. 5C ist.
Bei laminaren Strömungen wird der Fluidvolumenstrom oftmals durch das sogenannte Hagen-Poiseuillesche-Gesetz beschrieben, womit der Fluidvolumenstrom q durch den Zusammenhang $q = π * R 1 * H^{3} / (12 * μ * L) * (p 1 - p 2)$
mit

R1: Radius bzw. Außenradius des Ventilschiebers 4A bzw. 5A
H: Spaltmaß bzw. Höhe des Ventilspaltes 4C bzw. 5C
R2: Innenradius des Ventilgehäuses
L: Länge des Ventilspaltes bzw. der Spaltströmung
µ: dynamische Viskosität des Fluidvolumenstroms

Um die Auftretens-Wahrscheinlichkeit statistisch berechnen zu können, wird der Ölstrom q vorzugsweise in ml/min mit den statistischen Feststoffpartikelanzahlen in der Einheit Partikel / ml multipliziert und integriert. Dabei besteht die Möglichkeit, dass diese Partikelstatistik auch von der Laufleistung des Getriebes 2 abhängt. Das berechnete Integral ergibt letztlich die Feststoffpartikelanzahl, wobei jeweils nur die Feststoffpartikel als relevant angesehen werden, deren Größe jeweils in etwa gleich der Höhe H des Ventilspaltes 4C bzw. 5C ist.
Um dem Silting-Effekten vorzubeugen, wird das Integral ausgewertet und in Abhängigkeit der ermittelten Feststoffpartikelanzahl eine Ansteuerfunktion abgerufen, mittels der das Ventilklemmen überwunden werden kann. Da in Versuchsreihen festgestellt wurde, dass größere Feststoffpartikel über der Betriebszeit des Getriebes bzw. der Lebensdauer des Getriebes abnehmen, ist die Partikelstatistik über der Lebensdauer des Getriebes gegebenenfalls zu parametrieren. Die Gründe dafür resultieren oftmals aus Aufpralleffekten, bei denen größere Partikel über eine Steuerkante der Ventileinrichtung 4 bzw. 5 geleitet werden und danach an eine Wandung prallen und dabei zersplittern bzw. geteilt werden. Die Wahrscheinlichkeit für sogenannte Ventilklemmer sinkt damit, je länger die Feststoffpartikel im hydraulischen Kreislauf sind.
Des Weiteren besteht die Möglichkeit, im Rahmen von Sonderbetriebszuständen bzw. -verlaufen, beispielsweise einer hohen Anzahl an Rennstarts, während welchen jeweils ein hoher Abrieb im Bereich der Belaglamellen von Schaltelementen auftritt, ebenfalls eine geeignete Parametrierung der Partikelstatistik vorzunehmen.
Da die geometrischen Parameter der Ventileinrichtungen 4 und 5, wie Ventil- und Bohrungsdurchmesser, Ventillänge und dergleichen für alle Getriebe annäherungsweise gleich sind, ist für die Berechnung des Integrals zunächst der stationäre Zustand der Ventileinrichtungen 4 und 5 zu bestimmen. Sobald im Rahmen der stationären Berechnung über das ausgewertete Integral eine definierte Anzahl von Feststoffpartikeln festgestellt wird, wird bei nächsten Verlassen des stationären Zustandes der Ventileinrichtungen 4 und 5 eine Sonderfunktion aufgerufen, durch die das Verklemmen der Ventileinrichtungen 4 und 5 überwunden werden soll.
Alternativ hierzu oder kumulativ dazu besteht auch die Möglichkeit, sobald im stationären Zustand der Ventileinrichtungen 4 und 5 eine definierte Anzahl von Feststoffpartikeln ermittelt wurde, ein kurzzeitiges Verlassen der quasistationären Zustände der Ventileinrichtungen 4 und 5 durch entsprechende Betätigungen bzw. Ansteuerungen der Ventileinrichtungen 4 und 5 zu erzwingen und durch die dabei auftretenden Bewegungen der Ventilschieber 4A bzw. 5A die Schmutzpartikel aus den Ventilspalten 4C bzw. 5C zu führen bzw. die angelagerten Verschmutzungen zu lösen und auszuspülen.
Für die Bestimmung der aktuellen Feststoffpartikelanzahl können die relevanten Feststoffpartikel, die in dieser Anwendung angesammelt werden, beispielsweise im statistischen Mittelwert bestimmt werden. Die aktuelle statistische Feststoffpartikelanzahl entspricht dabei gleich dem Produkt aus den aktuellen Randbedingungen, wie dem Druck und der Betriebstemperatur, und der statistischen Feststoffpartikelanzahl pro Liter in Abhängigkeit der Betriebsstunden des Getriebes 2.
Um die aktuell in den Ventilspalten 4C und 5C angesammelten Feststoffpartikel bzw. Schmutzpartikel seit dem letzten Sollwertpuls zu bestimmen, wird über der Betriebszeit die jeweils aktuell ermittelte Partikelanzahl auf integriert.
Sobald die ermittelte Feststoffpartikelanzahl eine definierte Schwelle überschreitet, wird in dem in 3, die einen Verlauf eines Ventilhubes VH des Ventilschiebers 4C bzw. 5C der Ventileinrichtung 4 bzw. 5 über der Betriebszeit t zeigt, dargestellten Umfang beim nächsten Verlassen des quasistationären Zustandes der Ventileinrichtung 4 bzw. 5 eine Übersteuerungsfunktion, beispielsweise über einen sogenannten Proportional-Differenzial-Algorithmus ab einem Zeitpunkt T1 erzeugt. Über den dabei generierten Übersteuerungspuls wird der Ventilschieber 4A bzw. 5A ab einem Zeitpunkt T1 mit einer derartigen Betätigungskraft beaufschlagt, dass die Ventileinrichtung 4 bzw. 5 trotz vorliegendem Silting mit einer gewünscht hohen Ventildynamik zur Verfügung stehen.
Der vorbeschriebene Übersteuerungsimpuls wird in Abhängigkeit des Soll- oder Ist-Gradienten des Ventilhubes VH parametriert. Im konkreten Beispiel wird bei einer Durchflusserhöhung im Bereich der Ventileinrichtungen 4 und 5 jeweils eine Übersteuerung generiert, während dies bei einer Absenkung des Durchflusses durch die Ventileinrichtungen 4 und 5 nicht der Fall ist. Dies resultiert im konkreten Beispiel aus der Tatsache, dass sich ein höherer Durchfluss funktional nicht nachteilig auswirkt, wohingegen ein zu geringer Durchfluss durch die Ventileinrichtungen 4 und 5 aber zu Systemdruckeinbrüchen und damit unerwünschten Funktionseinschränkungen führen kann.
Des Weiteren wird bei einer Überschreitung der ermittelten gesamten Feststoffpartikelanzahl in nicht näher dargestellter Art und Weise ein Spülimpuls zum kurzzeitigen Verlassen des stationären Zustands der Ventileinrichtungen 4 und 5 generiert, um die im Ventilspalt 4C bzw. 5C angesammelten Feststoffpartikel aus den Ventilspalten 4C bzw. 5C ausspülen zu können.
Bezugszeichenliste

1: hydraulische Steuereinrichtung
2: Getriebe
3: regelbare Flügelzellenpumpe
4: Ventileinrichtung
4A: Ventilschieber
4B: Ventilgehäuse
4C: Ventilspalt
5: Ventileinrichtung
5A: Ventilschieber
5B: Ventilgehäuse
5C: Ventilspalt
6: elektrischer Drucksteller
H: Spalthöhe
L: Länge des Ventilspaltes
p1, p2: Druck
p_VS5: Vorsteuerdruck
q: Fluidvolumenstrom
R1, R2: Radius
T1: diskreter Zeitpunkt
t: Betriebszeit
VH: Ventilhub
π: Kreiszahl
µ: dynamische Viskosität des Fluides

Claims

Verfahren zum Betreiben einer Ventileinrichtung (4, 5) mit einem Ventilgehäuse (4B, 5B) und einem darin längsbeweglich angeordneten Ventilschieber (4A, 5A), wobei im Betrieb der Ventileinrichtung (4, 5) zumindest zeitweise ein Feststoffpartikel aufweisender Fluidvolumenstrom (q) durch einen von dem Ventilgehäuse (4B, 5B) und dem Ventilschieber (4BA 5A) begrenzten Ventilspalt (4C, 5C) strömt, dadurch gekennzeichnet, dass in Abhängigkeit einer Partikelgrößenverteilung der Feststoffpartikel im Fluidvolumenstrom (q) und des über der Betriebszeit (t) während eines quasistationären Betriebszustandes der Ventileinrichtung (4, 5) durch den Ventilspalt (4C, 5C) geführten Fluidvolumenstromes (q) eine Anzahl der Feststoffpartikel bestimmt wird, deren Größe wenigstens annähernd dem Spaltmaß (H) des Ventilspaltes (4C, 5C) entspricht, wobei bei Ermitteln einer Anzahl der Feststoffpartikel größer als eine definierte Schwelle ein eine Bewegung des Ventilschiebers (4A, 5B) im Ventilgehäuse (4B, 5B) der Ventileinrichtung (4, 5) beeinträchtigende Feststoffpartikelanzahl im Ventilspalt (4C, 5C) erkannt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass bei Ermitteln einer Anzahl der Feststoffpartikel größer als eine definierte Schwelle beim nächsten Verlassen des quasistationären Betriebszustandes der Ventileinrichtung (4, B) eine Übersteuerungsfunktion durchgeführt wird, mittels der die Beeinträchtigung der Bewegung des Ventilschiebers (4A, 5A) zumindest wenigstens annähernd ausgleichbar ist.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass bei Ermitteln einer Anzahl der Feststoffpartikel größer als eine definierte Schwelle ein Spülimpuls zum kurzzeitigen Verlassen des quasistationären Zustands der Ventileinrichtung (4, 5) und zum Ausspülen der Feststoffpartikel aus dem Ventilspalt (4C, 5C) generiert wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Fluidvolumenstrom (q) unter Annahme einer laminaren Strömung gemäß folgendem formelmäßigem Zusammenhang bestimmt wird: $q = π * R 1 * H^{3} / (12 * μ * L) * (p 1 - p 2)$
mit R1 Radius des Ventilschiebers H (R2 - R1), Spaltmaß bzw. Höhe des Ventilspaltes R2 Radius des Bereiches des Ventilgehäuses, in dem der Ventilschieber beweglich geführt ist. L Länge der Spaltströmung µ dynamische Viskosität
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Fluidvolumenstrom (q) zur Ermittlung der Feststoffpartikelanzahl mit den statistischen Partikelzahlen der Feststoffpartikel des Fluidvolumenstromes (q) multipliziert und über der Betriebszeit integriert wird.
Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die statistischen Partikelzahlen über der Lebensdauer der Ventileinrichtung (4, 5) parametriert werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass die statistischen Partikelzahlen bei Ermitteln definierter Betriebszustände einer die Ventileinrichtung (4, 5) umfassenden hydraulischen Steuereinrichtung eines Getriebes parametriert werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass als Übersteuerungsfunktion ein Proportional-Differential-Algorithmus zur Erzeugung eines Mindestventilhubs des Ventilschiebers (4A, 5A) vorgesehen wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Übersteuerungsfunktion in Abhängigkeit des Soll- und/oder des Ist-Gradienten des Ventilhubes (VH) der Ventileinrichtung (4, 5) parametriert wird.
Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Übersteuerungsfunktion bei positivem Soll- und/oder Ist-Gradienten des Ventilhubes (VH) der Ventileinrichtung (4, 5) zugelassen wird, während eine Aktivierung der Übersteuerungsfunktion bei negativem Soll- und/oder Ist-Gradienten unterbleibt.