DE102016224513A1

DE102016224513A1 - Verfahren zum Betreiben eines pneumatischen Stellsystems eines Kraftfahrzeugs und Steuergerät zur Durchführung des Verfahrens

Info

Publication number: DE102016224513A1
Application number: DE102016224513.9A
Authority: DE
Inventors: Wilhelm Moser; Alain Tierry Chamaken Kamde
Original assignee: ZF Friedrichshafen AG
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 2016-12-08
Filing date: 2016-12-08
Publication date: 2018-06-14

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben eines pneumatischen Stellsystems (7) eines Kraftfahrzeugs, wobei das pneumatische Stellsystem (7) ein Luftreservoir (8) aufweist, in welchem ein Systemdruck herrscht, wobei das pneumatische Stellsystem (7) abhängig von dem im Luftreservoir (8) herrschenden Systemdruck und abhängig von einer Schaltstellung von Schaltventilen (11, 12) des pneumatischen Stellsystems (7) ein Getriebe (3) des Kraftfahrzeugs und eine Anfahrkupplung (4) des Kraftfahrzeugs pneumatisch ansteuert. Bei der Ansteuerung der Anfahrkupplung (4) oder des Getriebes (3) wird eine sich geänderte Leitfähigkeit eines zur Betätigung der Anfahrkupplung (4) oder des Getriebes (3) angesteuerten Schaltventils (11, 12) ermittelt und bei einer weiteren Ansteuerung des Schaltventils (11, 12) berücksichtigt.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben eines pneumatischen Stellsystems eines Kraftfahrzeugs gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1. Des Weiteren betrifft die Erfindung ein Steuergerät, welches zur Durchführung des Verfahrens ausgebildet ist sowie ein entsprechendes Computerprogrammprodukt.
Aus der Praxis ist es bekannt, dass ein Kraftfahrzeug, wie zum Beispiel ein Lastkraftwagen oder ein anderes Nutzfahrzeug, ein pneumatisches Stellsystem aufweist. Ein pneumatisches Stellsystem dient der pneumatischen Ansteuerung von Baugruppen des Kraftfahrzeugs, so zum Beispiel der pneumatischen Ansteuerung eines Getriebes sowie einer Anfahrkupplung. Ein pneumatisches Stellsystem eines Kraftfahrzeugs verfügt über ein Luftreservoir, in welchem ein sogenannter Systemdruck herrscht. Abhängig von dem im Luftreservoir herrschenden Systemdruck steuert das pneumatische Stellsystem über Schaltventile das Getriebe sowie die Anfahrkupplung pneumatisch an. Für einen korrekten Betrieb des pneumatischen Stellsystems ist es dabei unter anderem von Bedeutung, den Systemdruck im Luftreservoir zu kennen.
Aus der DE 10 2009 045 090 A1 ist ein Verfahren zum Betreiben einer pneumatisch oder hydraulisch betätigten, automatisierten Anfahrkupplung eines Getriebes bekannt, die zum Öffnen und zum Schließen von einem pneumatischen oder hydraulischen Kupplungssteller betätigt wird. Eine Dichtheit des pneumatischen oder hydraulischen Kupplungsstellers und/oder ein Vorratsdruck eines mit dem Kupplungssteller zusammenwirkenden pneumatischen oder hydraulischen Druckspeichers werden im Betrieb des Getriebes bei definierten Betriebsbedingungen automatisch überprüft.
Hiervon ausgehend liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zu Grunde, ein neuartiges Verfahren zum Betreiben eines pneumatischen Stellsystems eines Kraftfahrzeugs zu schaffen. Zudem sollen ein entsprechendes Steuergerät und ein Computerprogrammprodukt zur Durchführung des Verfahrens angegeben werden.
Aus verfahrenstechnischer Sicht erfolgt eine Lösung dieser Aufgabe ausgehend vom Oberbegriff des Patentanspruchs 1 in Verbindung mit dessen kennzeichnenden Merkmalen. Ein Steuergerät sowie ein Computerprogrammprodukt sind zudem Gegenstand der weiteren unabhängigen Patentansprüche. Vorteilhafte Weiterbildungen sind Gegenstand der Unteransprüche sowie der nachfolgenden Beschreibung.
Gemäß der Erfindung wird ein Verfahren zum Betreiben eines pneumatischen Stellsystems eines Kraftfahrzeugs vorgeschlagen, bei dem das pneumatische Stellsystem ein Luftreservoir aufweist, in welchem ein Systemdruck herrscht. Das pneumatische Stellsystem steuert abhängig von dem im Luftreservoir herrschenden Systemdruck und abhängig von einer Schaltstellung von Schaltventilen des pneumatischen Stellsystems ein Getriebe des Kraftfahrzeugs und eine Anfahrkupplung des Kraftfahrzeugs pneumatisch an.
Es ist vorgesehen, dass bei der Ansteuerung der Anfahrkupplung oder des Getriebes eine sich geänderte Leitfähigkeit eines zur Betätigung der Anfahrkupplung oder des Getriebes angesteuerten Schaltventils ermittelt und bei einer weiteren Ansteuerung des Schaltventils berücksichtigt wird.
Somit schlägt die Erfindung ein neuartiges, einfaches und zuverlässiges Verfahren zum Betreiben eines pneumatischen Stellsystems eines Kraftfahrzeugs vor, welches über die Lebensdauer des pneumatischen Stellsystems eine gleichbleibende Regelgüte zur Regelung der mittels des Stellsystems angesteuerten Antriebsstrangkomponenten aufweist. Durch eine entsprechende Adaption des pneumatischen Leitwerts kann ein Massenstrom durch das Schaltventil auch bei geänderter Leitfähigkeit des Schaltventils korrekt ermittelt werden. Antriebsstrangkomponenten können somit über die Lebensdauer des pneumatischen Stellsystems mit gleichbleibendem Komfort betätigt werden.
Nach einer Weiterbildung ist vorgesehen, dass das angesteuerte Schaltventil des pneumatischen Stellsystems bei einem definierten konstanten Systemdruck für eine definierte konstante Ansteuerzeitdauer angesteuert und die Position eines dadurch betätigten Stellkolbens eines pneumatischen Stellzylinders messtechnisch erfasst wird. Abhängig von der Position des Stellkolbens vor oder zu Beginn der definierten konstanten Ansteuerzeitdauer und abhängig von der Position des Stellkolbens nach oder am Ende der definierten konstanten Ansteuerzeitdauer wird eine Positionsänderung des Stellkolbens während der Ansteuerzeitdauer bestimmt. Die so ermittelte Positionsänderung des Stellkolbens wird mit zumindest einer zuvor auf gleiche Art und Weise ermittelten Positionsänderung des Stellkolbens verglichen. Existiert eine Abweichung zwischen den ermittelten Positionsänderungen des Stellkolbens, dann wird darauf geschlossen, dass sich die Leitfähigkeit des Schaltventils geändert hat. Die geänderte Leitfähigkeit des Schaltventils wird schließlich bei einer weiteren Ansteuerung des Schaltventils berücksichtigt.
Nach einer vorteilhaften Weiterbildung wird bei geschlossener Anfahrkupplung mindestens ein der Ansteuerung der Anfahrkupplung dienendes Schaltventil bei konstant gehaltenem Systemdruck für die definierte konstante Ansteuerzeitdauer in Öffnungsrichtung der Anfahrkupplung angesteuert und die Position des dadurch betätigten Stellkolbens des pneumatischen Stellzylinders der Anfahrkupplung messtechnisch erfasst. Abhängig von der Position des Stellkolbens vor oder zu Beginn der definierten konstanten Ansteuerzeitdauer und abhängig von der Position des Stellkolbens nach oder am Ende der definierten konstanten Ansteuerzeitdauer wird eine Positionsänderung des Stellkolbens während der Ansteuerzeitdauer bestimmt und mit zumindest einer zuvor so ermittelten Positionsänderungen des Stellkolbens verglichen. Liegt eine Abweichung zwischen den ermittelten Positionsänderungen des Stellkolbens vor, dann wird auf eine geänderte Leitfähigkeit des Schaltventils zur Ansteuerung der Anfahrkupplung geschlossen, welche bei einer weiteren Ansteuerung des Schaltventils zur Betätigung der Anfahrkupplung berücksichtigt wird. Folglich kann die Anfahrkupplung über die gesamte Lebensdauer des pneumatischen Stellsystems mit einer gleichbleibenden Regelgüte betätigt werden, wobei eine Positions- oder Momentenregelung der Anfahrkupplung bei gleichbleibendem Komfort realisierbar ist.
Nach einer vorteilhaften Weiterbildung wird für die Position des Stellkolbens vor oder zu Beginn der Ansteuerzeitdauer und für die Position des Stellkolbens nach oder am Ende der Ansteuerzeitdauer abhängig von einer Kraftkennlinie des Stellkolbens bzw. des Stellzylinders jeweils ein Stelldruck des jeweiligen Stellzylinders ermittelt, wobei abhängig von der Position des Stellkobens vor oder zu Beginn der definierten Ansteuerzeitdauer sowie dem entsprechenden Stelldruck, abhängig von der Position des Stellkobens nach oder am Ende der definierten Ansteuerzeitdauer sowie dem entsprechenden Stelldruck und abhängig von der Länge der definierten konstanten Ansteuerzeitdauer und abhängig von der Höhe des definierten konstanten Systemdrucks der pneumatische Leitwert des Schaltventils berechnet wird. Die Kraftkennlinie des Stellkolbens ist bekannt und steuerungsseitig hinterlegt. Den jeweiligen Positionen des Stellkolbens können abhängig von der Kraftkennlinie Stelldrücke zugeordnet werden, die dann in die Berechnung des pneumatischen Leitwerts des Schaltventils einfließen. Bei der Kraftkennlinie kann es sich beispielsweise um eine Kupplungsausrückkraft-Kennlinie einer als Membranfederkupplung ausgebildeten Anfahrkupplung handeln.
Ferner ist in Anspruch 6 ein Steuergerät zum Betreiben eines pneumatischen Stellsystems eines Kraftfahrzeugs angegeben, welches zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens angepasst ist. Das Steuergerät kann beispielsweise als Getriebesteuergerät ausgebildet sein.
Die erfindungsgemäße Lösung lässt sich auch als Computerprogrammprodukt verkörpern, welches wenn es auf einem Prozessor einer Steuerungseinrichtung 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.
Die Erfindung ist nicht auf die angegebene Kombination der Merkmale 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 von Ausführungsformen 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.
Zur Verdeutlichung der Erfindung ist der Beschreibung eine Zeichnung mit Ausführungsbeispielen beigefügt. In diesen zeigt:

1 ein Blockschaltbild eines Kraftfahrzeugs mit einem pneumatischen Stellsystem;
2 ein erstes Diagramm zur Verdeutlichung von Details des Verfahrens zum Betreiben des pneumatischen Stellsystems des Kraftfahrzeugs; und
3 ein zweites Diagramm zur Verdeutlichung von Details des Verfahrens zum Betreiben des pneumatischen Stellsystems des Kraftfahrzeugs.

1 zeigt stark schematisiert ein Schema eines Kraftfahrzeugs, welches ein Antriebsaggregat 1, einen Abtrieb 2 und ein zwischen das Antriebsaggregat 1 und den Abtrieb 2 geschaltetes Getriebe 3 umfasst. Ferner umfasst das Kraftfahrzeug eine Anfahrkupplung 4, die zwischen das Antriebsaggregat 1 und das Getriebe 3 geschaltet ist. Der Betrieb des Antriebsaggregats 1 wird von einem Motorsteuergerät 5 gesteuert und/oder geregelt. Der Betrieb des Getriebes 3 sowie der Anfahrkupplung 4 wird von einem Getriebesteuergerät 6 gesteuert und/oder geregelt. Gemäß 1 tauscht hierzu das Motorsteuergerät 5 mit dem Antriebsaggregat 1 und das Getriebesteuergerät 6 mit dem Getriebe 3 Daten aus. Ferner tauschen das Motorsteuergerät 5 und das Getriebesteuergerät 6 untereinander Daten aus.
1 zeigt weiterhin stark schematisiert Baugruppen eines pneumatischen Stellsystems 7 des Kraftfahrzeugs. Das Stellsystem 7 umfasst ein Luftreservoir 8, das über eine Pumpe 13 mit Druckluft befüllt werden kann. Ausgehend vom Luftreservoir 8 sind unterschiedliche pneumatische Stellelemente, nämlich pneumatische Stellzylinder 9, 10 mit Druckluft versorgbar, nämlich abhängig von der Schaltstellung von Schaltventilen 11, 12.
So zeigt 1 exemplarisch einen Stellzylinder 9 mit einem Stellkolben 9a zur pneumatischen Ansteuerung der Anfahrkupplung 4 sowie einen pneumatischen Stellzylinder 10 mit einem Stellkolben 10a zur pneumatischen Ansteuerung eines Schaltelements des Getriebes 3, wobei mit dem Stellzylinder 9 ein Schaltventil 11 und mit dem Stellzylinder 10 ein Schaltventil 12 zusammenwirkt. Gemäß 1 ist lediglich ein Schaltventil 11 zur Ansteuerung des Stellzylinders 9 und lediglich ein Schaltventil 12 zur Ansteuerung des Stellzylinders 10 dargestellt. Es sei darauf hingewiesen, dass für die Ansteuerung des Stellzylinders 9 der Anfahrkupplung 4 und für die Ansteuerung des Stellzylinders 10 eines Schaltelements des Getriebes 3 jeweils mehrere Schaltventile vorgesehen sein können.
Gemäß 1 ist dem Stellzylinder 9, welcher der Ansteuerung der Anfahrkupplung 4 dient, ein Positionssensor 9b zugeordnet, mit Hilfe dessen die Positionen des Stellkolbens 9a des Stellzylinders 9 messtechnisch erfasst werden können.
Damit das pneumatische Stellsystem 7 ordnungsgemäß arbeiten kann, ist es von Bedeutung, den Systemdruck p_sys innerhalb des Luftreservoirs 8 zu kennen. Ist der Systemdruck p_sys innerhalb des Luftreservoirs 8 zum Beispiel zu gering, so kann unter Umständen im Getriebe 3 eine Schaltung nicht ordnungsgemäß ausgeführt werden. Ist hingegen zum Beispiel der Systemdruck p_sys innerhalb des Luftreservoirs 8 zu hoch, so können unter Umständen Baugruppen des Getriebes 3 beschädigt werden. Daher ist es von Bedeutung, den Systemdruck p_sys innerhalb des Luftreservoirs 8 zu kennen. So kann der Systemdruck p_sys entweder über geeignete Verfahren bestimmt oder mittels zumindest eines in dem pneumatischen Stellsystem 7 angeordneten Drucksensors ermittelt werden.
Die Erfindung betrifft nun Details zum Betreiben des pneumatischen Stellsystems 7, mit Hilfe derer ein Leitwert eines Schaltventils 11, 12 des Stellsystems 7 adaptiert werden kann.
Dies soll nachfolgend unter Betrachtung einer Ansteuerung der Anfahrkupplung 4 näher erläutert werden. Es ist vorgesehen, dass das Schaltventil 11 des pneumatischen Stellsystems 7 bei einem konstanten Systemdruck p_sys für eine definierte konstante Ansteuerzeitdauer bzw. Pulsdauer angesteuert und die Position des dadurch betätigten Stellkolbens 9a des Stellzylinders 9 messtechnisch erfasst wird.
Abhängig von der Position des Stellkolbens 9a vor oder zu Beginn der definierten konstanten Ansteuerzeitdauer und abhängig von der Position des Stellkolbens 9a nach oder am Ende der definierten konstanten Ansteuerzeitdauer wird eine Positionsänderung des Stellkolbens 9a während der Ansteuerzeitdauer bestimmt. Die so ermittelte Positionsänderung des Stellkolbens 9a wird mit zumindest einer zuvor auf gleiche Art und Weise ermittelten Positionsänderung des Stellkolbens 9a verglichen.
Die zuvor auf gleiche Art und Weise ermittelte Positionsänderung des Stellkolbens 9a wurde vorzugsweise in einem Neuzustand des Schaltventils 11 ermittelt, also bei einem Zustand, bei dem das Schaltventil 11 keinen Verschleiß aufweist. Diese ermittelte Positionsänderung des Stellkolbens 9a im Neuzustand des Schaltventils 11 wird schließlich in einem Steuergerät, vorzugsweise dem Getriebesteuergerät 6 in einem nichtflüchtigen Speicher abgelegt. Dies hat den Vorteil, dass die Information der ermittelten Positionsänderung des Stellkolbens 9a im Neuzustand des Schaltventils 11 auch bei abgeschaltetem Steuergerät gespeichert bleibt und bei einer nachfolgenden Aktivierung des Steuergeräts zur Verfügung steht und bei dem erfindungsgemäßen Verfahren berücksichtigt werden kann.
Existiert eine Abweichung zwischen den ermittelten Positionsänderungen des Stellkolbens 9a, dann kann darauf geschlossen werden, dass sich die Leitfähigkeit des Schaltventils 11 geändert hat, da das Schaltventil 11 des pneumatischen Stellsystems 7 bei dem gleichen konstanten Systemdruck P_sys mit der gleichen definierten Pulsdauer angesteuert wurde. Die geänderte Leitfähigkeit des Schaltventils 11 wird schließlich bei einer weiteren Ansteuerung des Schaltventils 11 berücksichtigt, wodurch eine gleichbleibende Regelgüte zur Regelung der mittels des Schaltventils 11 und des Stellzylinders 9 angesteuerten Anfahrkupplung ermöglicht wird.
Hierzu wird für die Position des Stellkolbens 9a vor oder zu Beginn der definierten Ansteuerzeitdauer sowie für die Position des Stellkolbens 9a nach oder am Ende der definierten Ansteuerzeitdauer abhängig von einer sogenannten Kraftkennlinie des Stellkolbens 9a bzw. des Stellzylinders 9 jeweils ein entsprechender Stelldruck des jeweiligen Stellzylinders 9 ermittelt.
2 zeigt exemplarisch eine derartige Kraftkennlinie 14, welche hier als Kupplungsausrückkraft-Kennlinie der als Membranfederkupplung ausgebildeten Anfahrkupplung 4 dargestellt ist, in welcher der Stelldruck p über der Position bzw. dem Stellweg s aufgetragen ist.
Vor oder zu Beginn der definierten Ansteuerzeitdauer nimmt der Stellkolben 9a des Stellzylinders 9 die Position s₁ ein, wobei hierbei dann im Stellzylinder 9 der Druck p₁ herrscht, vorzugsweise Umgebungsdruck bzw. Atmosphärendruck.
Nach bzw. am Ende der definierten Ansteuerzeitdauer nimmt der Stellkolben 9a des Stellzylinders 9 die Position s₂ ein, zu welcher nach der Kraftkennlinie 14 der Druck p₂ gehört.
Für die beiden Positionen s₁ und s₂des Stellkolbens 9a des Stellzylinders 9 vor bzw. nach oder zu Beginn bzw. am Ende der definierten Ansteuerzeitdauer werden demnach abhängig von der jeweiligen Kraftkennlinie die entsprechenden Stelldrücke p₁ und p₂ ermittelt.
Abhängig von den obigen Positionen s₁, s₂ des Stellkolbens 9a, abhängig von den anhand der Kraftkennlinie ermittelten Stelldrücken p₁ und p₂ sowie abhängig von der Länge der definierten, konstanten Ansteuerzeitdauer und der Höhe des konstanten Systemdrucks kann dann der pneumatische Leitwert des Schaltventils 11 vorzugsweise nach folgender Formel berechnet und entsprechend adaptiert werden: $C = \frac{p_{2} * ((l_{M A X} - s_{2}) * A + V_{0}) - p_{1} * ((l_{M A X} - s_{1}) * A + V_{0})}{R_{S} * T * t_{O N} * p_{S Y S} * ρ * ψ}$
wobei C der pneumatischer Leitwert des Schaltventil 11 ist, wobei p_sys der Systemdruck ist, wobei t_ON die Länge der definierten Ansteuerzeitdauer ist, wobei s₁ die Position des Stellkobens 9a vor oder zu Beginn der definierten Ansteuerzeitdauer und p₁ der entsprechende Stelldruck ist, wobei s₂ die Position des Stellkobens 9a nach oder zu Ende der definierten Ansteuerzeitdauer und p₂ der entsprechende Stelldruck ist, wobei l_MAX ein maximaler Stellweg des Stellkobens 9a ist, wobei A die Fläche des Stellkobens 9a ist, wobei V₀ ein Füllvolumen des Stellzylinders 9 vor oder zu Beginn der definierten Ansteuerzeitdauer ist, wobei p die Luftdichte ist, wobei T die Lufttemperatur ist, wobei R_S die spezifische Gaskonstante von Luft ist und wobei ψ die Durchflussfunktion des Schaltventils 11 ist.
Durch die Adaption des pneumatischen Leitwerts des Schaltventils 11 kann der Massenstrom durch das Schaltventil 11 auch dann korrekt berechnet und bei der Ansteuerung der Anfahrkupplung 4 berücksichtigt werden, wenn eine aufgrund von Verschleiß veränderte Leitfähigkeit des Schaltventils 11 vorliegt. Folglich kann die Anfahrkupplung 4 über die gesamte Lebensdauer des pneumatischen Stellsystems 7 mit einer gleichbleibenden Regelgüte betätigt werden, wobei eine Positions- oder Momentenregelung der Anfahrkupplung 4 bei gleichbleibendem Komfort realisierbar ist.
Bei der Ermittlung der dem Stellzylinder 9 über das Schaltventil 11 zugeführten Luftmasse wird vorzugsweise gemäß 3 zwischen einer Ansteuerung des Schaltventils 11 in einem überkritischen Bereich 15a mit konstantem Massenstrom und einer Ansteuerung des Schaltventils 11 in einem unterkritischen Bereich 15b mit nicht konstantem Massenstrom unterschieden. Wie dem Diagramm der 3 entnommen werden kann, wird der Massenstrom durch das Schaltventil 11 im unterkritischen Bereich 15b durch eine Ellipse approximiert.
Die Luftmasse m1 im Stellzylinder 9 an der Stellkolbenposition s1 wird abhängig von dem im Stellzylinder 9 herrschenden Druck, abhängig vom Volumen des Stellzylinders 9 sowie abhängig von einer Lufttemperatur ermittelt. Die Luftmasse im Stellzylinder 9 an der Stellkolbenposition s₁ wird vorzugsweise nach folgender Gleichung berechnet: $m_{1} = \frac{p_{1} * V_{1}}{R_{S} * T}$
wobei m1 die Luftmasse im Stellzylinder 9 ist, wobei p₁ der im Stellzylinder 9 herrschende Druck an der Position s₁ ist, wobei V₁ das Volumen des Stellzylinders 9 ist, wobei T die Lufttemperatur ist, und wobei R_S eine spezifische Gaskonstante von Luft ist.
Entsprechend wird die Luftmasse im Stellzylinder 9 an der Stellkolbenposition s₂ vorzugsweise nach folgender Gleichung berechnet: $m_{2} = \frac{p_{2} * V_{2}}{R_{2} * T}$
wobei m₂ die Luftmasse im Stellzylinder 9 ist, wobei p₂ der im Stellzylinder 9 herrschende Druck an der Position s₂ ist, wobei V₂ das Volumen des Stellzylinders 9 ist, wobei T die Lufttemperatur ist, und wobei R_S eine spezifische Gaskonstante von Luft ist.
Das Volumen im Stellzylinder 9 an der Stellkolbenposition s1 bzw. an der Stellkolbenposition s₂ wird vorzugsweise nach den folgenden Gleichungen berechnet: $\begin{matrix} V_{1} = A * (l_{M A X} - l_{s 1}) & \begin{matrix} \begin{matrix} \begin{matrix} \end{matrix} \end{matrix} \end{matrix} V_{2} = A * (l_{M A X} - l_{s 2}) \end{matrix}$
wobei A die Kolbenfläche des Stellzylinders 9 ist, wobei l_MAX ein maximaler Betätigungsweg des Stellzylinders 9 ist, wobei l_s1 ein Betätigungsweg des Stellzylinders 9 zur Position s₁ und wobei l_s2 ein Betätigungsweg des Stellzylinders 9 zur Position s₂ ist.
Über die oben ermittelten Luftmassen im Stellzylinder 9 gelangt man schließlich unter Berücksichtigung des Volumens sowie der Einschaltdauer des Schaltventils 11, der Luftdichte und der Durchflussfunktion des Schaltventils 11 zu der Formel zur Berechnung des pneumatischen Leitwerts des Schaltventils 11: $m 2 - m 1 = \frac{(p_{2} * ((l_{M A X} - s_{2}) * A + V_{0}) - p_{1} * ((l_{M A X} - s_{1}) * A + V_{0}))}{R_{S} * T}$
$\dot{m} = \frac{(m 2 - m 1)}{t_{O N}} = c * p_{S Y S} * ρ * ψ$
$C = \frac{(p_{2} * V_{2} - p_{1} * V_{1})}{R_{S} * T * t_{O N} * p_{S Y S} * ρ * ψ}$
$C = \frac{p_{2} * ((l_{M A X} - s_{2}) * A + V_{0}) - p_{1} * ((l_{M A X} - s_{1}) * A + V_{0})}{R_{S} * T * t_{O N} * p_{S Y S} * ρ * ψ}$
wobei C der pneumatischer Leitwert des Schaltventil 11 ist, wobei p_sys der Systemdruck ist, wobei t_ON die Länge der definierten Ansteuerzeitdauer ist, wobei s₁ die Position des Stellkobens 9a vor oder zu Beginn der definierten Ansteuerzeitdauer und p₁ der entsprechende Stelldruck ist, wobei s₂ die Position des Stellkobens 9a nach oder zu Ende der definierten Ansteuerzeitdauer und p₂ der entsprechende Stelldruck ist, wobei l_MAX ein maximaler Stellweg des Stellkobens 9a ist, wobei A die Fläche des Stellkobens 9a ist, wobei V₀ ein Füllvolumen des Stellzylinders 9 vor oder zu Beginn der definierten Ansteuerzeitdauer ist, wobei p die Luftdichte ist, wobei T die Lufttemperatur ist, wobei R_S die spezifische Gaskonstante von Luft ist und wobei ψ die Durchflussfunktion des Schaltventils 11 ist.
Bei einer Betätigung des Stellzylinders 9 zur Ansteuerung der Anfahrkupplung 4 wird die dem Stellzylinder 9 über das Schaltventil 11 zugeführte Luftmasse abhängig von einem Massenstrom über das Schaltventil 11 ermittelt, wobei der Massenstrom über das Schaltventil 11 von dem im Luftreservoir 8 herrschenden ersten Druck p_sys, von dem im Stellzylinder 9 herrschenden zweiten Druck p, von einem maximalen Massenstrom über das Schaltventil 11 und dem Leitwert des Schaltventils 11 abhängig ist. Die dem Stellzylinder 9 über das Schaltventil 11 zugeführte Luftmasse m wird vorzugsweise nach folgenden Gleichungen berechnet: $m = \int \dot{m} * d t$
$\dot{m} = ψ_{M A X} * \sqrt{1 - {(\frac{(\frac{p}{p_{s y s}}) - b}{1 - b})}^{2}}$
$ψ_{M A X} = C * p_{s y s} * ρ * \sqrt{(\frac{T_{0}}{T})}$
wobei m die dem Stellzylinder 9 über Schaltventil 11 zugeführte Luftmasse ist, wobei ṁ der Massestrom über das Schaltventil 11 ist, wobei p_sys der im Luftreservoir 8 herrschende Druck ist, wobei p der im Stellzylinder 9 herrschende Druck ist, wobei b ein kritisches Druckverhältnis des Schaltventils 11 ist, wobei ψ_MAX der maximale Massestrom über das Schaltventil 11 ist, wobei C ein pneumatischer Leitwert des Schaltventils 11 ist, wobei p die Luftdichte ist, wobei T₀ die absolute Lufttemperatur im Normzustand ist, und wobei T die aktuelle Lufttemperatur ist.
Nach den obigen Formeln ergibt sich demnach die über das Schaltventil 11 in den Stellzylinder 9 ausgehend vom Luftreservoir 8 strömende Luftmasse aus der Integration des Massestroms über das Schaltventil 11. Die Gleichung zur Berechnung des Massenstroms durch das Schaltventil 11 wird schließlich mit dem adaptierten pneumatischen Leitwert des Schaltventils 11 korrigiert, wodurch die Anfahrkupplung 4 über die gesamte Lebensdauer des pneumatischen Stellsystems 7 mit gleichbleibendem Komfort betätigt werden kann.
Das erfindungsgemäße Verfahren kann in einen konventionellen Ansteuervorgang für die Anfahrkupplung 4 integriert werden, bei welchem die Anfahrkupplung 4 durch den Stellzylinder 9 in Öffnungsrichtung angesteuert wird, beispielsweise während eines Öffnens der Anfahrkupplung zur Ausführung einer Schaltung im Getriebe 3. Es ist also keine separate Ansteuerung der Anfahrkupplung 4 erforderlich. Dies ist von Vorteil, da dann hierdurch die Verfügbarkeit der Anfahrkupplung 4 nicht eingeschränkt wird und die Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Adaptieren des Leitwerts eines Schaltventils für einen Fahrer nicht wahrnehmbar im Hintergrund abläuft.
Die Erfindung betrifft weiterhin ein Steuergerät zur Durchführung des Verfahrens. Bei diesem Steuergerät handelt es sich vorzugsweise um ein Getriebesteuergerät 6, das Mittel zur Durchführung des Verfahrens aufweist. Zu diesen Mitteln zählen hardwareseitige Mittel und softwareseitige Mittel. Bei den hardwareseitigen Mitteln handelt es sich um Datenschnittstellen, um mit den an der Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens beteiligten Baugruppen Daten auszutauschen.
So tauscht das Getriebesteuergerät 6 beispielsweise Daten mit dem Schaltventil 11 aus, um dasselbe für die definierte Ansteuerzeitdauer anzusteuern. Ferner empfängt das Getriebesteuergerät 6 ein Signal des Positionssensors 9b, um die Position des Stellkolbens 9a des Stellzylinders 9 zu bestimmen.
Bei den hardwareseitigen Mitteln handelt es sich weiterhin um einen Prozessor zur Datenverarbeitung und um einen Speicher zur Datenspeicherung. Im Speicher ist beispielsweise die Kraftkennlinie 14 des Stellkolbens 9a bzw. Stellzylinders 9 bzw. der Anfahrkupplung 4 und der Leitwert des Schaltventils 11 im Neuzustand des Schaltventils 11 bzw. die ermittelte Positionsänderung des Stellkolbens 9a im Neuzustand des Schaltventils 11 hinterlegt.
Bei den softwareseitigen Mitteln handelt es sich um Programmbausteine zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens.
Bezugszeichenliste

1: Antriebsaggregat
2: Abtrieb
3: Getriebe
4: Anfahrkupplung
5: Motorsteuergerät
6: Getriebesteuergerät
7: Stellsystem
8: Luftreservoir
9: Stellzylinder
9a: Stellkolben
9b: Sensor
10: Stellzylinder
10a: Stellkolben
11: Schaltventil
12: Schaltventil
13: Pumpe
14: Kraftkennlinie
15: Massenstrom
15a: überkritischer Bereich
15b: unterkritischer Bereich

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102009045090 A1 [0003]

Claims

Verfahren zum Betreiben eines pneumatischen Stellsystems (7) eines Kraftfahrzeugs, wobei das pneumatische Stellsystem (7) ein Luftreservoir (8) aufweist, in welchem ein Systemdruck herrscht, wobei das pneumatische Stellsystem (7) abhängig von dem im Luftreservoir (8) herrschenden Systemdruck und abhängig von einer Schaltstellung von Schaltventilen (11, 12) des pneumatischen Stellsystems (7) ein Getriebe (3) des Kraftfahrzeugs und eine Anfahrkupplung (4) des Kraftfahrzeugs pneumatisch ansteuert, dadurch gekennzeichnet, dass bei der Ansteuerung der Anfahrkupplung (4) oder des Getriebes (3) eine sich geänderte Leitfähigkeit eines zur Betätigung der Anfahrkupplung (4) oder des Getriebes (3) angesteuerten Schaltventils (11, 12) ermittelt und bei einer weiteren Ansteuerung des Schaltventils (11, 12) berücksichtigt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Schaltventil (11, 12) des pneumatischen Stellsystems (7) bei konstantem Systemdruck für eine konstante Ansteuerzeitdauer angesteuert und die Position eines dadurch betätigten Stellkolbens (9a, 10a) eines pneumatischen Stellzylinders (9, 10) messtechnisch erfasst wird, wobei abhängig von der Position des Stellkolbens (9a, 10a) vor oder zu Beginn der definierten konstanten Ansteuerzeitdauer und abhängig von der Position des Stellkolbens (9a, 10a) nach oder am Ende der definierten konstanten Ansteuerzeitdauer eine Positionsänderung des Stellkolbens (9a, 10a) während der Ansteuerzeitdauer bestimmt und mit zumindest einer zuvor so ermittelten Positionsänderung des Stellkolbens (9a, 10a) verglichen wird und wobei bei einer vorliegenden Abweichung zwischen den ermittelten Positionsänderungen des Stellkolbens (9a, 10a) auf eine geänderte Leitfähigkeit des Schaltventils (11, 12) geschlossen wird, welche bei einer weiteren Ansteuerung des Schaltventils (11, 12) berücksichtigt wird.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass bei geschlossener Anfahrkupplung (4) mindestens ein der Ansteuerung der Anfahrkupplung (4) dienendes Schaltventil (11) bei konstant gehaltenem Systemdruck für die konstante Ansteuerzeitdauer in Öffnungsrichtung der Anfahrkupplung (4) angesteuert wird und die Position des dadurch betätigten Stellkolbens (9a) des pneumatischen Stellzylinders (9) der Anfahrkupplung (4) messtechnisch erfasst wird, wobei abhängig von der Position des Stellkolbens (9a) vor oder zu Beginn der definierten konstanten Ansteuerzeitdauer und abhängig von der Position des Stellkolbens (9a) nach oder am Ende der definierten konstanten Ansteuerzeitdauer eine Positionsänderung des Stellkolbens (9a) während der Ansteuerzeitdauer bestimmt wird und mit zumindest einer zuvor so ermittelten Positionsänderungen des Stellkolbens (9a) verglichen wird und wobei bei einer vorliegenden Abweichung zwischen den ermittelten Positionsänderungen des Stellkolbens (9a) auf eine geänderte Leitfähigkeit des Schaltventils (11) zur Ansteuerung der Anfahrkupplung (4) geschlossen wird, welche bei einer weiteren Ansteuerung des Schaltventils (11) berücksichtigt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass für die Position des Stellkolbens (9a) vor oder zu Beginn der Ansteuerzeitdauer und für die Position des Stellkolbens (9a) nach oder am Ende der Ansteuerzeitdauer abhängig von einer Kraftkennlinie (14) des Stellkolbens oder des Stellzylinders (9) oder der Anfahrkupplung (4) jeweils ein Stelldruck des jeweiligen Stellzylinders (9) ermittelt wird, und dass abhängig von der Position des Stellkobens (9a) vor oder zu Beginn der definierten Ansteuerzeitdauer sowie dem entsprechenden Stelldruck, abhängig von der Position des Stellkobens (9a) nach oder am Ende der definierten Ansteuerzeitdauer sowie dem entsprechenden Stelldruck, und abhängig von der Länge der konstanten Ansteuerzeitdauer und der Höhe des konstanten Systemdrucks der pneumatische Leitwert des Schaltventils (11) berechnet wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der pneumatische Leitwert des Schaltventils (11) nach folgender Formel berechnet wird: $C = \frac{p_{2} * ((l_{M A X} - s_{2}) * A + V_{0}) - p_{1} * ((l_{M A X} - s_{1}) * A + V_{0})}{R_{S} * T * t_{O N} * p_{S Y S} * ρ * ψ}$
wobei C der pneumatischer Leitwert des Schaltventil (11) ist, wobei p_sys der Systemdruck ist, wobei t_ON die Länge der definierten Ansteuerzeitdauer ist, wobei s₁ die Position des Stellkobens (9a) vor oder zu Beginn der definierten Ansteuerzeitdauer und p₁ der entsprechende Stelldruck ist, wobei s₂ die Position des Stellkobens (9a) nach oder zu Ende der definierten Ansteuerzeitdauer und p₂ der entsprechende Stelldruck ist, wobei l_MAX ein maximaler Stellweg des Stellkobens (9a) ist, wobei A die Fläche des Stellkobens (9a) ist, wobei V₀ ein Füllvolumen des Stellzylinders (9) vor oder zu Beginn der definierten Ansteuerzeitdauer ist, wobei p die Luftdichte ist, wobei T die Lufttemperatur ist, wobei R_S die spezifische Gaskonstante von Luft ist und wobei ψ die Durchflussfunktion des Schaltventils (11) ist.
Steuergerät (6) zum Betreiben eines pneumatischen Stellsystems (7) eines Kraftfahrzeugs, wobei das Stellsystem (7) ein Luftreservoir (8) aufweist, in welchem ein Systemdruck herrscht, wobei das pneumatische Stellsystem (7) abhängig von dem im Luftreservoir (9) herrschenden Systemdruck und abhängig von der Schaltstellung von Schaltventilen (11, 12) des Stellsystems (7) ein Getriebe (3) des Kraftfahrzeugs und eine Anfahrkupplung (4) des Kraftfahrzeugs pneumatisch ansteuert, dadurch gekennzeichnet, dass das Steuergerät (6) ein zur Betätigung der Anfahrkupplung (4) oder des Getriebes (3) dienendes Schaltventil (11, 12) ansteuert und bei der Ansteuerung der Anfahrkupplung (4) oder des Getriebes (3) eine sich geänderte Leitfähigkeit des zur Betätigung der Anfahrkupplung (4) oder des Getriebes (3) angesteuerten Schaltventils (11, 12) ermittelt und bei einer weiteren Ansteuerung des Schaltventils (11, 12) berücksichtigt.
Steuergerät (6) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Steuergerät (6) zur Betätigung der Anfahrkupplung (4) oder des Getriebes (3) mindestens ein Schaltventil (11, 12) des pneumatischen Stellsystems (7) bei konstantem Systemdruck für eine konstante Ansteuerzeitdauer angesteuert und die Position eines dadurch betätigten Stellkolbens (9a, 10a) eines pneumatischen Stellzylinders (9, 10) messtechnisch erfasst, dass das Steuergerät (6) abhängig von der erfassten Position des Stellkolbens (9a, 10a) vor oder zu Beginn der definierten konstanten Ansteuerzeitdauer und abhängig von der erfassten Position des Stellkolbens (9a, 10a) nach oder am Ende der definierten konstanten Ansteuerzeitdauer eine Positionsänderung des Stellkolbens (9a, 10a) während der Ansteuerzeitdauer bestimmt und mit zumindest einer zuvor so ermittelten Positionsänderung des Stellkolbens (9a, 10a) vergleicht und dass das Steuergerät (6) bei einer vorliegenden Abweichung zwischen den ermittelten Positionsänderungen des Stellkolbens (9a, 10a) eine geänderte Leitfähigkeit des Schaltventils (11, 12) feststellt und bei einer weiteren Ansteuerung des Schaltventils (11, 12) berücksichtigt.
Computerprogrammprodukt mit Programmcode-Mitteln, die auf einem computerlesbaren Datenträger gespeichert sind, um alle Schritte eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 5 durchzuführen, wenn das Computerprogrammprodukt auf einem Computer oder auf einer entsprechenden Recheneinheit, insbesondere einem Steuergerät gemäß Anspruch 6 oder 7, ausgeführt wird.