DE102016224550A1

DE102016224550A1 - Verfahren zum Betreiben eines pneumatischen Stellsystems eines Getriebes und Steuergerät zur Durchführung des Verfahrens

Info

Publication number: DE102016224550A1
Application number: DE102016224550.3A
Authority: DE
Inventors: Alain Tierry Chamaken Kamde; Wilhelm Moser
Original assignee: ZF Friedrichshafen AG
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 2016-12-09
Filing date: 2016-12-09
Publication date: 2018-06-14
Also published as: US20190309842A1; WO2018104026A3; US10794477B2; BR112019010071A2; WO2018104026A2; CN110050149A; CN110050149B

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben eines pneumatischen Stellsystems (1) eines Getriebes, wobei das Stellsystem (1) ein Luftreservoir (5) aufweist, in dem ein erster Druck herrscht, wobei das Luftreservoir (5) mit einem Stellerraum (6) des Stellsystems (1) gekoppelt ist, in dem ein zweiter Druck herrscht, und wobei der Stellerraum (6) über Schaltventile (7, 8, 9, 10) mit Schaltzylindern (2, 3) gekoppelt ist. Bei Ausführung einer Schaltung im Getriebe wird eine den aktiven Schaltzylindern (2, 3) über die entsprechenden Schaltventile (7, 8, 9, 10) zugeführte Luftmasse und eine Luftmassensumme aus einer zur Durchführung der Schaltung benötigten Soll-Luftmasse in den aktiven Schaltzylindern (2, 3) und einer aktuellen Grundleckage der aktivierten Schaltzylinder (2, 3) ermittelt, wobei dann auf eine Fehlerleckage im pneumatischen Stellsystem (1) geschlossen wird, wenn die den aktiven Schaltzylindern (2, 3) zugeführte Luftmasse größer als die Luftmassensumme ist.Bei einer erkannten Fehlerleckage im pneumatischen Stellsystem (1) ist vorgesehen, dass die mit dem Stellerraum (6) und den Schaltzylindern (2, 3) in Verbindung stehenden Schaltventile (7, 8, 9, 10) des pneumatischen Stellsystems (1) für eine parametrierbare Zeitdauer abgeschaltet werden.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben eines pneumatischen Stellsystems eines Getriebes. Des Weiteren betrifft die Erfindung ein Steuergerät, welches zur Durchführung des Verfahrens ausgebildet ist sowie ein entsprechendes Computerprogrammprodukt.
Aus der Praxis ist es bekannt, Schaltelemente eines Getriebes, so zum Beispiel Schaltzylinder eines Getriebes, mit Hilfe eines pneumatischen Stellsystems anzusteuern. Ein derartiges pneumatisches Stellsystem verfügt über ein Luftreservoir, das über mindestens ein erstes Schaltventil mit einem Stellerraum des Stellsystems gekoppelt ist. Ausgehend vom Stellerraum des Stellsystems ist jeder Schaltzylinder über jeweils mindestens ein zweites Schaltventil mit Luft versorgbar. Fehlerleckagen im Stellsystem bzw. im Getriebe können dazu führen, dass die Schaltzylinder nicht mehr ordnungsgemäß betätigt werden können, wodurch es unter Umständen nicht mehr möglich ist, im Getriebe Schaltungen zuverlässig auszuführen. Dies kann unter Umständen einen totalen Stillstand eines das Getriebe umfassenden Fahrzeugs zur Folge haben. Es ist daher von Wichtigkeit, eine gegebenenfalls auftretende Fehlerleckage in einem pneumatischen Stellsystem eines Getriebes zuverlässig zu ermitteln, um abhängig hiervon gegebenenfalls eine Ersatzreaktion einzuleiten, so zum Beispiel einen geänderten Schaltungsablauf, um die Einsatzbereitschaft des Fahrzeugs aufrecht zu erhalten.
Aus der DE 10 2011 075 168 A1 ist ein Verfahren zum Erkennen einer Leckage in einer Stellvorrichtung einer druckmittelbetätigten Kupplung bekannt, wobei nach diesem Stand der Technik der Stellweg eines Kolbens des Stellzylinders über die Zeit bei geöffneter Kupplung und geschlossenen Ventilen ermittelt und daraus der Grad der Leckage des Stellzylinders über der Zeit bestimmt wird.
Hiervon ausgehend liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zu Grunde, ein neuartiges Verfahren zum Betreiben eines pneumatischen Stellsystems eines Getriebes zu schaffen. Insbesondere sollen ein neuartiges Verfahren zur Erkennung einer Fehlerleckage in dem pneumatischen Stellsystem des Getriebes und ein Verfahren zur Reaktion auf eine in einem pneumatischen Stellsystem des Getriebes erkannte Fehlerleckage vorgeschlagen werden. Zudem sollen ein entsprechendes Steuergerät und ein Computerprogrammprodukt zur Durchführung der Verfahren angegeben werden.
Aus verfahrenstechnischer Sicht erfolgt eine Lösung dieser Aufgabe ausgehend vom Oberbegriff des Patentanspruchs 1 bzw. ausgehend vom Oberbegriff des Patentanspruchs 6 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 einer ersten Ausführungsform der Erfindung wird ein Verfahren zum Betreiben eines pneumatischen Stellsystems eines Getriebes vorgeschlagen, bei dem das pneumatische Stellsystem ein Luftreservoir aufweist, in dem ein erster Druck herrscht. Das Luftreservoir ist mit einem Stellerraum des pneumatischen Stellsystems gekoppelt, in dem ein zweiter Druck herrscht. Der Stellerraum des pneumatischen Stellsystems ist über Schaltventile mit Schaltzylindern des Getriebes gekoppelt.
Es ist vorgesehen, dass bei Ausführung einer Schaltung im Getriebe eine den aktiven Schaltzylindern über die entsprechenden Schaltventile zugeführte Luftmasse und eine Luftmassensumme aus einer zur Durchführung der Schaltung benötigten Soll-Luftmasse in den aktiven Schaltzylindern und einer aktuellen Grundleckage der aktivierten Schaltzylinder ermittelt wird, wobei dann auf eine Fehlerleckage im pneumatischen Stellsystem geschlossen wird, wenn die den aktiven Schaltzylindern zugeführte Luftmasse größer als die Luftmassensumme ist.
Mit der hier vorliegenden ersten Ausführungsform der Erfindung wird eine Bilanzierung der während einer Schaltungsausführung verbrauchten Luftmasse in den aktiven Schaltzylindern vorgeschlagen. Im Falle einer auf eine Fehlfunktion hinweisenden Fehlerleckage ist die dem aktiven Schaltzylinder über die entsprechenden Schaltventile zugeführte Luftmasse deutlich höher als die Luftmassensumme, die von der Luftmasse in dem aktiven Schaltzylinder und der Luftmasse einer aktuellen, selbst bei einer ordnungsgemäßen Funktion des Stellsystems auftretenden Grundleckage der aktiven Schaltzylinder abhängig ist. Über eine solche Bilanzierung kann eine Fehlerleckage des Stellsystems einfach und zuverlässig ermittelt werden.
Nach einer vorteilhaften Weiterbildung wird dann auf die Fehlerleckage im pneumatischen Stellsystem geschlossen, wenn während einer Ausführung einer Schaltung im Getriebe die dem Schaltzylinder zugeführte Luftmasse über eine definierte Zeitspanne größer als die Luftmassensumme ist. Hiermit kann besonders vorteilhaft auf eine Fehlerleckage im pneumatischen Stellsystem geschlossen werden.
Vorzugweise wird die den aktiven Schaltzylindern über die Schaltventile zugeführte Luftmasse abhängig vom Massestrom über die aktiven Schaltventile ermittelt, wobei der Massestrom über ein aktives Schaltventil abhängig von dem im Stellerraum herrschenden Druck und abhängig von einem maximalen Massenstrom über das jeweilige Schaltventil ermittelt wird. Diese Ermittlung der über Schaltventile den Schaltzylindern zugeführten Luftmasse ist einfach und zuverlässig.
Vorzugweise wird die Soll-Luftmasse in den aktiven Schaltzylindern für die Luftmassensumme abhängig von einer Kolbenfläche des jeweiligen aktiven Schaltzylinders und abhängig von Schaltwegen des jeweiligen aktiven Schaltzylinders ermittelt. Dies erlaubt eine einfache und zuverlässige Bestimmung der Luftmasse in den Schaltzylindern für die Luftmassensumme.
Die aktuelle Grundleckage des jeweiligen aktiven Schaltzylinders für die Luftmassensumme wird vorzugsweise abhängig von einer vorhergehenden Grundleckage des jeweiligen aktiven Schaltzylinders ermittelt. Hiermit kann die natürliche Grundleckage der aktiven Schaltzylinder, die auch bei einer nicht fehlerhaften Leckage des pneumatischen Stellsystems auftritt, einfach und zuverlässig ermittelt werden.
Gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung wird ein Verfahren zum Betreiben eines pneumatischen Stellsystems eines Getriebes vorgeschlagen, bei dem das pneumatische Stellsystem ein Luftreservoir aufweist, in dem ein erster Druck herrscht. Das Luftreservoir ist mit einem Stellerraum des pneumatischen Stellsystems gekoppelt, in dem ein zweiter Druck herrscht. Der Stellerraum des pneumatischen Stellsystems ist über Schaltventile mit Schaltzylindern des Getriebes gekoppelt.
Es ist vorgesehen, dass bei einer erkannten Fehlerleckage im pneumatischen Stellsystem die mit dem Stellerraum des pneumatischen Stellsystems und den Schaltzylindern des Getriebes in Verbindung stehenden Schaltventile des pneumatischen Stellsystems für eine parametrierbare Zeitdauer abgeschaltet werden. Dadurch kann verhindert werden, dass bei einer erkannten Fehlerleckage Luft aus dem Stellerraum des pneumatischen Stellsystems unkontrolliert abfließt.
Bei abgeschalteten Schaltventilen des pneumatischen Stellsystems wird dann durch eine Pumpe bzw. einen Luftkompressor Luft in das pneumatische Stellsystem eingebracht. Durch diese Luftmasse wird in dem Stellerraum des pneumatischen Stellsystems wieder ein Druck aufgebaut, da durch die abgeschalteten Schaltventile die Verbindung zwischen dem Stellerraum und den Schaltzylindern des Getriebes unterbrochen ist.
Nach Ablauf der parametrierbaren Abschaltzeitdauer werden schließlich die für die Ausführung einer Schaltung im Getriebe benötigten Schaltventile angesteuert, wodurch die den Schaltventilen zugeordneten Schaltzylinder des Getriebes mit Druck beaufschlagt werden.
Somit wird durch das erfindungsgemäße Verfahren eine Ersatzreaktion bei einer erkannten Fehlerleckage in dem pneumatischen Stellsystem vorgeschlagen, mittels welcher ein Gang in dem Getriebe auch bei einer erkannten Fehlerleckage sicher geschaltet werden kann. Die Abschaltzeitdauer der Schaltventile bei einer erkannten Fehlerleckage kann beispielsweise bei 400 bis 600 Millisekunden liegen.
Ferner ist in Anspruch 9 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 pneumatischen Stellsystems eines Getriebes; und
2 ein Diagramm zur Verdeutlichung von Details des Verfahrens zum Betreiben des pneumatischen Stellsystems.

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Erkennung einer zu hohen bzw. fehlerhaften Leckage in einem pneumatischen Stellsystem eines Getriebes, die dazu führen kann, dass im Getriebe Schaltungen nicht mehr ordnungsgemäß ausgeführt werden können. Eine solche Leckage wird als Fehlerleckage bezeichnet. Des Weiteren betrifft die Erfindung ein Verfahren durch welches bei einer erkannten Fehlerleckage in dem pneumatischen Stellsystem eine Ersatzreaktion ausgeführt wird, mittels welcher ein Gang in dem Getriebe auch bei einer erkannten Fehlerleckage sicher geschaltet werden kann. Des Weiteren betrifft die Erfindung ein Steuergerät zur Durchführung des Verfahrens.
1 zeigt exemplarisch den grundsätzlichen Aufbau eines pneumatischen Stellsystems 1 für ein Getriebe, nämlich in 1 für ein Gruppengetriebe, wobei in jedem Getriebeteil des Gruppengetriebes mindestens ein pneumatisch zu betätigender Schaltzylinder 2, 3 verbaut ist. Bei dem in 1 gezeigten Schaltzylinder 2 handelt es sich um einen pneumatisch zu betätigenden Schaltzylinder einer Vorschaltgruppe des Gruppengetriebes, welcher über zwei Schaltventile 7, 8 betätigbar ist. Bei dem Schaltzylinder 3 handelt es sich um einen pneumatisch zu betätigenden Schaltzylinder eines Hauptgetriebes des Gruppengetriebes, welcher über vier Schaltventile 9, 10, 11, 12 betätigbar ist. Dem Schaltzylinder 2, der der Ansteuerung der Vorschaltgruppe dient, ist ein Positionssensor 14 zugeordnet, mit Hilfe dessen die Positionen eines Stellkolbens 16 des Schaltzylinders 2 messtechnisch erfasst werden können. Dem Schaltzylinder 3, der der Ansteuerung des Hauptgetriebes dient, ist ein Positionssensor 13 zugeordnet, mit Hilfe dessen die Positionen eines Stellkolbens 15 des Schaltzylinders 3 messtechnisch erfasst werden können.
Das pneumatische Stellsystem 1 der 1 umfasst ein Luftreservoir 5. Im Luftreservoir 5 herrscht ein erster Druck, nämlich ein Druck p₁. Ferner umfasst das pneumatische Stellsystem 1 einen sogenannten Stellerraum 6, in welchem ein zweiter Druck herrscht, nämlich ein Druck p₂. Der Stellerraum 6 ist mit dem Luftreservoir 5 über ein Druckminderungsventil 4 gekoppelt. Durch das Druckminderungsventil 4 wird der Druck p₁ des Luftreservoirs 5 auf einen einstellbaren, konstanten Druck p₂ reduziert.
Die Schaltzylinder 2, 3 sind ausgehend vom Stellerraum 6 mit Druckluft versorgbar, wobei jeder Schaltzylinder 2, 3 über Schaltventile 7, 8, 9, 10 mit dem Stellerraum 6 gekoppelt ist. Im Ausführungsbeispiel der 1 ist jeder der Schaltzylinder 2, 3 über zwei Schaltventile 7, 8 bzw. 9, 10 mit dem Stellerraum 6 gekoppelt.
Um nun zum Beispiel in dem in 1 gezeigten, beispielhaften pneumatischen Stellsystem 1 eines Getriebes eine Fehlerleckage zuverlässig erkennen zu können, wird bei Ausführung einer Schaltung im Getriebe, bei welcher einer oder beide Schaltzylinder 2, 3 des Getriebes mit Druckluft versorgt werden und bei welcher ein oder mehrere Schaltventile 7, 8, 9, 10 aktiv sind, eine den aktiven Schaltzylindern 2 ,3 über die entsprechenden Schaltventile 7, 8, 9, 10 zugeführte Luftmasse ermittelt. Weiterhin wird eine Luftmassensumme aus einer zur Durchführung der Schaltung benötigten Soll-Luftmasse in den aktiven Schaltzylindern 2, 3 und einer aktuellen Grundleckage der aktiven Schaltzylinder 2, 3 ermittelt. Die Grundleckage wird auch als natürliche Leckage bezeichnet und tritt im Betrieb des pneumatischen Stellsystems 1 immer auf. Dann, wenn die den aktiven Schaltzylindern 2, 3 zugeführte Luftmasse größer als die Luftmassensumme ist, wird auf eine Fehlerleckage im pneumatischen Stellsystem 1 geschlossen, nämlich dann, wenn während einer Ausführung einer Schaltung im Getriebe die den Schaltzylindern 2, 3 zugeführte Luftmasse über eine definierte Zeitspanne größer als die Luftmassensumme ist.
Erfindungsgemäß erfolgt demnach eine Bilanzierung der während einer Schaltungsausführung im pneumatischen Stellsystem 1 verbrauchten Luftmasse. Im Falle einer Fehlerleckage ist die dem aktiven Schaltzylinder 2, 3 über die entsprechenden Schaltventile 7, 8, 9, 10 zugeführte Luftmasse deutlich höher als die Luftmassensumme, die von der Luftmasse in den aktiven Schaltzylindern 2, 3 und der Luftmasse einer aktuellen Grundleckage der aktiven Schaltzylinder 2, 3 abhängig ist. Wenn die Differenz zwischen der Luftmasse, die durch die Schaltventile 7, 8, 9, 10 in einen aktiven Schaltzylinder 2, 3 strömt und der Luftmassensumme aus der Soll-Luftmasse in den aktiven Schaltzylindern 2, 3 während einer aktiven Schaltung und der Luftmasse aufgrund der natürlichen Leckage der aktiven Schaltzylindern 2, 3 demnach größer ist als ein definierter Grenzwert, wird eine Fehlerleckage eines aktiven Schaltzylinders 2, 3 erkannt. Eine Leckageerkennung wird für jeden der Schaltzylinder 2, 3 separat durchgeführt.
Unter der Annahme, dass alle Schaltungen des Getriebes bei einem überkritischen Druckverhältnis ausgeführt werden, wird die dem aktiven Schaltzylinder über ein aktives Schaltventil 7, 8, 9, 10 zugeführte Luftmasse nach folgenden Gleichungen berechnet: $m_{i s t} = \int {\dot{m}}_{i s t} * d t$
${\dot{m}}_{i s t} = ψ_{M A X}$
$ψ_{M A X} = C * p_{2} * ρ * \sqrt{(\frac{T_{0}}{T})}$
$C = \frac{k * α_{D} * Q * ψ_{M A X} * \sqrt{(2 * R_{S} * T_{0})}}{p_{0}}$
wobei m_ist die dem aktiven Schaltzylinder über das jeweilige aktive Schaltventil 7, 8, 9, 10 zugeführte Luftmasse ist, wobei ṁ_ist der Massestrom über das jeweilige aktive Schaltventil 7, 8, 9, 10 ist, wobei p₂ der im Stellerraum 6 herrschende Druck ist, wobei Ψ_MAX der maximale Massestrom über das jeweilige aktive Schaltventil 7, 8, 9, 10 ist, wobei C ein pneumatischer Leitwert des jeweiligen aktiven Schaltventils 7, 8, 9, 10 ist, wobei p die Luftdichte ist, wobei T₀ die absolute Lufttemperatur im Normzustand ist, wobei T die aktuelle Lufttemperatur ist, wobei k ein Adaptionsfaktor des jeweiligen aktiven Schaltventils 7, 8, 9, 10 ist, wobei α_D ein pneumatischer Korrekturfaktor des jeweiligen aktiven Schaltventils 7, 8, 9, 10 ist, wobei R_S die spezifische Gaskonstante von Lust ist, wobei p₀ ein Luftdruck der Luft im Normzustand ist und wobei Q der Ventilquerschnitt des jeweiligen aktiven Schaltventils 7, 8, 9, 10 ist.
Nach den obigen Formeln ergibt sich demnach die über das jeweilige aktive Schaltventil 7, 8, 9, 10 in den Schaltzylinder 2, 3 ausgehend vom Stellerraum 6 strömende Luftmasse aus der Integration des Massenstroms über das jeweilige aktive Schaltventil 7, 8, 9, 10.
Bei der Ermittlung der dem aktiven Stellzylinder 2, 3 über das jeweilige aktive Schaltventil 7, 8, 9, 10 zugeführten Luftmasse kann gemäß 2 zwischen einer Ansteuerung des Schaltventils 7, 8, 9, 10 in einem überkritischen Bereich 18 mit konstantem Massenstrom und einer Ansteuerung des Schaltventils 7, 8, 9, 10 in einem unterkritischen Bereich 19 mit nicht konstantem Massenstrom unterschieden werden. Wie dem Kurvenverlauf 17 der 2 entnommen werden kann, wird der Massenstrom durch das Schaltventil 7, 8, 9, 10 im unterkritischen Bereich 19 durch eine Ellipse approximiert. Unter der Annahme, dass alle Schaltungen des Getriebes bei einem überkritischen Druckverhältnis ausgeführt werden, ergibt sich ein konstanter Massenstrom durch die Schaltventile 7, 8, 9, 10. Dieser konstante Massenstrom ist zugleich auch der maximale Massenstrom 15 durch die Schaltventile 7, 8, 9, 10.
Die zu einer erfolgreichen Durchführung einer Schaltung im Getriebe benötigte Soll-Luftmasse in dem jeweiligen aktiven Schaltzylinder 2,3 wird abhängig von einer Kolbenfläche des jeweiligen aktiven Schaltzylinders 2, 3 und abhängig von Schaltwegen des jeweiligen aktiven Schaltzylinders 2, 3 ermittelt.
Die Soll-Luftmasse des jeweiligen aktiven Schaltzylinders 2, 3 für die Luftmassensumme wird vorzugsweise nach folgender Gleichung berechnet: $m_{S o l l} = ρ * V_{S o l l}$
$V_{S o l l} = V_{1} + V_{2}$
$V_{1} = A_{1} * (x - l_{M I N})$
$V_{2} = A_{2} * (l_{M A X} - x)$
wobei m_Soll die aktuelle Soll-Luftmasse des aktiven Schaltzylinders ist, wobei V_Soll das aktuelle Sollvolumen des aktiven Schaltzylinders ist, wobei p die Luftdichte ist, wobei V₁ das aktive Volumen in erster Betätigungsrichtung des Stellkolbens ist, wobei V₂ das aktive Volumen in zweiter Betätigungsrichtung des Stellkolbens ist, wobei A₁ die aktive Kolbenfläche in erster Betätigungsrichtung des Stellkolbens ist, wobei A₂die aktive Kolbenfläche in zweiter Betätigungsrichtung des Stellkolbens ist, wobei x die aktuelle Kolbenposition ist, wobei I_max der maximale Schaltweg ist und wobei I_min der minimale Schaltweg ist.
Beispielsweise kann unter der ersten Betätigungsrichtung des Stellkolbens eine Betätigung des Stellkolbens in Richtung zu größer werdenden Positionswerten verstanden werden. Die zweite Betätigungsrichtung des Stellkolbens ist der ersten Betätigungsrichtung entgegengesetzt und entspricht somit einer Betätigung des Stellkolbens in Richtung zu kleiner werdenden Positionswerten.
Somit lässt sich aus dem aktiven Volumen in erster Betätigungsrichtung V₁ und dem aktiven Volumen in zweiter Betätigungsrichtung V₂ die Soll-Luftmasse m_soll im Schaltzylinder während einer aktiven Schaltung berechnen. Dabei wird im Hauptgetriebe unterschieden zwischen Schaltungen von und nach Neutral, da die aktiven Kolbenflächen hierbei unterschiedlich sind.
Den obigen Volumina V₁, V₂ kann auch noch ein Totvolumen der Schaltzylinder additiv überlagert werden.
Die aktuelle Grundleckage des jeweiligen aktiven Schaltzylinders 2, 3 für die Luftmassensumme wird vorzugsweise nach folgender Gleichung berechnet: $m_{L (k)} = m_{L (k - 1)} + \frac{V_{S o l l}}{R_{S} * T} * \dot{p} * t_{S}$
wobei m_L(k) die aktuelle Grundleckage des jeweiligen aktiven Schaltzylinders ist, wobei m_L(k-1) die vorhergehenden Grundleckage des jeweiligen aktiven Schaltzylinders ist, wobei V_soll das aktuelle Sollvolumen des aktiven Schaltzylinders ist, wobei R_S die spezifische Gaskonstante von Luft ist, wobei T die aktuelle Lufttemperatur ist, wobei p die Luftdruckänderungsrate ist und wobei t_S eine Abtastrate ist. Die obige Gleichung gilt unter der Annahme, dass das Volumen V_Soll und die Luftdruckänderungsrate p konstant sind.
Für jeden bei Schaltungsausführung aktiven Schaltzylinder wird die Luftmasse ṁ_ist und die Grundleckage nach obigen Formeln separat ermittelt.
Wie bereits ausgeführt, wird eine Fehlerleckage des pneumatischen Stellsystems 1 dann erkannt, wenn über eine definierte Zeit während der Ausführung einer Schaltung im Getriebe, die dem aktiven Schaltzylinder 2, 3 über die entsprechenden Schaltventile 7, 8, 9, 10 zugeführte Luftmasse ṁ_ist größer als die Luftmassensumme aus der zur Durchführung der Schaltung benötigten Soll-Luftmasse m_soll in dem aktiven Schaltzylinder 2, 3 und der aktuellen Grundleckage m_Leak des aktivierten Schaltzylinders 2, 3 ist: $m_{i s t} > m_{S o l l} + m_{L e a k} .$
Dann, wenn auf eine Fehlerleckage im Stellsystem 1 geschlossen wird, können Gegenmaßnahmen eingeleitet werden, um dennoch einen definierten Betrieb des Getriebes zu ermöglichen. Gemäß der vorliegenden Erfindung ist vorgesehen, dass bei einer erkannten Fehlerleckage im pneumatischen Stellsystem 1 die mit dem Stellerraum 6 und den Schaltzylindern 2, 3 in Verbindung stehenden Schaltventile 7, 8, 9, 10 des pneumatischen Stellsystems 1 für eine parametrierbare Zeitdauer abgeschaltet werden. Dadurch kann verhindert werden, dass bei einer erkannten Fehlerleckage Luft aus dem Stellerraum 6 des pneumatischen Stellsystems 1 unkontrolliert abfließt.
Bei abgeschalteten Schaltventilen 7, 8, 9, 10 kann mittels eines Luftkompressors Luft in das pneumatische Stellsystem 1 eingebracht werden, wodurch in dem Stellerraum 6 wieder ein Druck p2 aufgebaut wird, da durch die abgeschalteten Schaltventile 7, 8, 9, 10 die Verbindung zwischen dem Stellerraum 6 und den Schaltzylindern 2, 3 unterbrochen ist.
Nach Ablauf der parametrierbaren Abschaltzeitdauer werden die für die Ausführung einer Schaltung benötigten Schaltventile 7, 8, 9, 10 angesteuert, wodurch mit dem im Stellerraum 6 aufgebauten Druck p₂ ein Gang im Getriebe schaltbar ist.
Bei Ausführung einer Schaltung wird die über die Schaltventile 7, 8, 9, 10 den jeweiligen Schaltzylindern 2, 3 zugeführte Luftmasse abhängig von einem Massenstrom über das jeweilige Schaltventil 7, 8, 9, 10 ermittelt.
Die Erfindung betrifft weiterhin ein Steuergerät zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens. Das Steuergerät umfasst Mittel, die der Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens dienen. Bei diesen Mitteln handelt es sich um hardwareseitige Mittel und um 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 Steuergerät zum Beispiel Daten mit Positionssensoren 13, 14 aus, die an den Schaltzylindern 3, 2 verbaut sind und die Positionen der Stellkolben 15, 16 sensieren. Bei den hardwareseitigen Mitteln des Steuergeräts handelt es sich ferner um einen Prozessor zur Datenverarbeitung und um einen Speicher zur Datenspeicherung. Bei den softwareseitigen Mitteln handelt es sich um Programmbausteine zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens.
Bezugszeichenliste

1: Stellsystem
2: Stellzylinder
3: Stellzylinder
4: Druckminderungsventil
5: Luftreservoir
6: Stellerraum
7: Schaltventil
8: Schaltventil
9: Schaltventil
10: Schaltventil
11: Schaltventil
12: Schaltventil
13: Positionssensor
14: Positionssensor
15: Stellkolben
16: Stellkolben
17: Kurvenverlauf
18: überkritischer Bereich
19: unterkritischer Bereich

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102011075168 A1 [0003]

Claims

Verfahren zum Betreiben eines pneumatischen Stellsystems (1) eines Getriebes, wobei das Stellsystem (1) ein Luftreservoir (5) aufweist, in dem ein erster Druck herrscht, wobei das Luftreservoir (5) mit einem Stellerraum (6) des Stellsystems (1) gekoppelt ist, in dem ein zweiter Druck herrscht, und wobei der Stellerraum (6) über Schaltventile (7, 8, 9, 10) mit Schaltzylindern (2, 3) gekoppelt ist, dadurch gekennzeichnet, dass bei Ausführung einer Schaltung im Getriebe eine den aktiven Schaltzylindern (2, 3) über die entsprechenden Schaltventile (7, 8, 9, 10) zugeführte Luftmasse und eine Luftmassensumme aus einer zur Durchführung der Schaltung benötigten Soll-Luftmasse in den aktiven Schaltzylindern (2, 3) und einer aktuellen Grundleckage der aktivierten Schaltzylinder (2, 3) ermittelt wird, wobei dann auf eine Fehlerleckage im pneumatischen Stellsystem (1) geschlossen wird, wenn die den aktiven Schaltzylindern (2, 3) zugeführte Luftmasse größer als die Luftmassensumme ist.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass dann auf eine Fehlerleckage im pneumatischen Stellsystem (1) geschlossen wird, wenn während der Ausführung einer Schaltung im Getriebe die dem Schaltzylinder (2, 3) zugeführte Luftmasse über eine definierte Zeitspanne größer als die Luftmassensumme ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die den aktiven Schaltzylindern (2, 3) über die Schaltventile (7, 8, 9, 10) zugeführte Luftmasse abhängig vom Massestrom über die aktiven Schaltventile (7, 8, 9, 10) ermittelt wird, wobei der Massestrom über ein aktives Schaltventil (7, 8, 9, 10) abhängig von dem im Stellerraum (6) herrschenden Druck und abhängig von einem maximalen Massestrom über das jeweilige Schaltventil (7, 8, 9, 10) ermittelt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Soll-Luftmasse für die aktiven Schaltzylindern (2,3) abhängig von einer Kolbenfläche des jeweiligen aktiven Schaltzylinders (2, 3) und abhängig von Schaltwegen des jeweiligen aktiven Schaltzylinders (2, 3) ermittelt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die aktuelle Grundleckage des jeweiligen aktiven Schaltzylinders (2, 3) abhängig von einer vorhergehenden Grundleckage des jeweiligen aktiven Schaltzylinders (2, 3) ermittelt wird.
Verfahren zum Betreiben eines pneumatischen Stellsystems (1) eines Getriebes, wobei das Stellsystem (1) ein Luftreservoir (5) aufweist, in dem ein erster Druck herrscht, wobei das Luftreservoir (5) mit einem Stellerraum (6) des Stellsystems (1) gekoppelt ist, in dem ein zweiter Druck herrscht, und wobei der Stellerraum (6) über Schaltventile (7, 8, 9, 10) mit Schaltzylindern (2, 3) gekoppelt ist, dadurch gekennzeichnet, dass bei einer erkannten Fehlerleckage im pneumatischen Stellsystem (1) die mit dem Stellerraum (6) und den Schaltzylindern (2, 3) in Verbindung stehenden Schaltventile (7, 8, 9, 10) des pneumatischen Stellsystems (1) für eine parametrierbare Zeitdauer abgeschaltet werden.
Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass bei abgeschalteten Schaltventilen (7, 8, 9, 10) des pneumatischen Stellsystems (1) durch eine von einem Luftkompressor in das pneumatische Stellsystem (1) eingebrachte Luftmasse in dem Stellerraum (6) des pneumatischen Stellsystems (1) ein Druck aufgebaut wird.
Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass nach Ablauf der parametrierbaren Zeitdauer die für die Ausführung einer Schaltung im Getriebe benötigten Schaltventile (7, 8, 9, 10, 11, 12) angesteuert und die den Schaltventilen (7, 8, 9, 10, 11, 12) zugeordneten Schaltzylinder (2, 3) mit Druck beaufschlagt werden.
Steuergerät zum Betreiben eines pneumatischen Stellsystems (1) eines Getriebes, wobei das Stellsystem (1) ein Luftreservoir (5) aufweist, in dem ein erster Druck herrscht, wobei das Luftreservoir (5) mit einem Stellerraum (6) des Stellsystems (1) gekoppelt ist, in dem ein zweiter Druck herrscht, und wobei der Stellerraum (6) über Schaltventile (7, 8, 9, 10) mit Schaltzylindern (2, 3) gekoppelt ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Steuergerät bei Ausführung einer Schaltung im Getriebe Schaltventile (7, 8, 9, 10) ansteuert und eine den aktiven Schaltzylindern (2, 3) über die entsprechenden Schaltventile (7, 8, 9, 10) zugeführte Luftmasse und eine Luftmassensumme aus einer zur Durchführung der Schaltung benötigten Soll-Luftmasse in den aktiven Schaltzylindern (2, 3) und einer aktuellen Grundleckage der aktivierten Schaltzylinder (2, 3) ermittelt, wobei durch das Steuergerät dann eine Fehlerleckage im pneumatischen Stellsystem (1) ermittelt wird, wenn die den aktiven Schaltzylindern (2, 3) zugeführte Luftmasse größer als die Luftmassensumme ist, wobei bei einer ermittelten Fehlerleckage das Steuergerät eine Ersatzreaktion in dem pneumatischen Stellsystem auslöst.