DE102019206516A1

DE102019206516A1 - Hydrauliksystem für ein Fahrzeuggetriebe sowie Verfahren zum Betreiben des Hydrauliksystems

Info

Publication number: DE102019206516A1
Application number: DE102019206516.3A
Authority: DE
Inventors: Lutz Gundlach
Original assignee: Audi AG
Current assignee: Audi AG
Priority date: 2019-05-07
Filing date: 2019-05-07
Publication date: 2020-11-12

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Hydrauliksystem für ein Fahrzeuggetriebe, mit einer über einen Elektromotor (57) ansteuerbaren Förderpumpe (53), die das Fluid unter Zwischenschaltung eines Fluidfilters (84) aus einem Fluidsumpf (55) ansaugt, in den das im Hydraulikkreis umgewälzte Fluid rückführbar ist, wobei sich der Fluidfilter (84) über eine Betriebsdauer mit Partikeln zusetzt, und zwar unter Erhöhung des Strömungswiderstands im Fluidfilter (84). Erfindungsgemäß weist das Hydrauliksystem eine Diagnoseeinheit (79) auf, die einen Ist-Zusetzgrad des Fluidfilters (84) erfasst. Die Diagnoseeinheit (79) generiert für den Fall, dass der Ist-Zusetzgrad einen vorgegebenen Zusatzgrad-Grenzwert erreicht, der nahe einer kompletten Fluidfilter-Zusetzung liegt, ein Ölwechselbedarf-Signal (SB), auf dessen Grundlage ein Ölwechsel durchführbar ist.

Description

Die Erfindung betrifft ein Hydrauliksystem für ein Fahrzeuggetriebe nach dem Oberbegriff des Anspruches 1 sowie ein Verfahren zum Betreiben des Hydrauliksystems nach dem Anspruch 8.
Ein solcher Hydraulikkreis ist beispielhaft in einem Hydrauliksystem eines Doppelkupplungsgetriebes eines Kraftfahrzeugs integriert, bei dem mittels zweier Teilgetriebe ein vollautomatischer Gangwechsel ohne Zugkraftunterbrechung ermöglicht ist. Die Übertragung des Antriebsmomentes erfolgt über eine von zwei Kupplungen, die die zwei Teilgetriebe mit dem Antrieb verbinden. Die Kupplungen sowie die Aktuatoren zum Einlegen der Gänge sind hydraulisch über das Hydrauliksystem ansteuerbar. Hierzu ist zumindest eine Förderpumpe vorgesehen, die das Hydrauliköl unter Zwischenschaltung eines Ölfilters aus einem Ölsumpf ansaugt, in den das im Hydraulikkreis umgewälzte Fluid rückführbar ist, unter Bildung eines geschlossenen Hydraulikkreislaufes.
Aus der DE 10 2011 100 802 A1 ist ein gattungsgemäßes Hydrauliksystem bekannt, bei dem die Steuerung der Getriebeaktoren mittels Hydraulikventile erfolgt, die bei einer leckageoptimierten Bauart sehr empfindlich gegenüber Partikel (Restschmutz, Abrieb ...) im Hydrauliköl sind. Um eine Verschmutzung der Ventilräume zu verhindern, werden auf der Ansaugseite der Hochdruckpumpe ein oder mehrere Ölfilter verwendet.
Der Ölfilter kann über eine Betriebsdauer hinweg mit Partikeln zugesetzt werden, wodurch sich der Strömungswiderstand im Ölfilter erhöht. Aktuell wird zu einem festen Ölwechsel-Intervall das Getriebeöl im Hydrauliksystem gewechselt, obwohl die tatsächliche Ölqualität im Hydrauliksystem noch keinen Ölwechsel erforderlich macht. Ein solches festes Ölwechselintervall führt daher zu unnötigen Servicekosten für den Kunden.
Aus der DE 100 55 420 A1 ist eine Vorrichtung zum Messen der Viskosität von Maschinen- und Motorenöl bekannt. Aus der EP 2 096 434 B1 ist eine Vorrichtung zum Feststellen der Ölqualität von Schmieröl bekannt.
Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein Hydrauliksystem für ein Fahrzeuggetriebe bereitzustellen, mit dem im Vergleich zum Stand der Technik in einfacher Weise ein Ölwechselbedarf ermittelbar ist.
Die Aufgabe ist durch die Merkmale des Anspruches 1 gelöst. Bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen offenbart.
Die Erfindung beruht auf der Erkenntnis, dass ein Ölwechsel zwingend erst dann erfolgen muss, bevor der Ölfilter komplett zugesetzt ist. Erfolgt also der Ölwechsel zu einem solchen späten Zeitpunkt unmittelbar vor einer kompletten Filter-Zusetzung, kann noch ein einwandfreier Betrieb des Hydrauliksystems gewährleistet werden. Vor diesem Hintergrund weist das Hydrauliksystem gemäß dem kennzeichnenden Teil des Anspruches 1 eine Diagnoseeinheit auf, die einen Ist-Zusetzgrad des Fluidfilters unmittelbar oder mittelbar (d.h. anstelle des Ist-Zusetzgrads ein damit korrelierender Betriebsparameter, etwa eine Ist-Stromaufnahme) erfasst. Die Diagnoseeinheit bestimmt das Vorliegen eines Ölwechselbedarfs für den Fall, dass der Ist-Zusetzgrad einen vorgegebenen, in der Diagnoseeinheit hinterlegten Zusatzgrad-Grenzwert erreicht, der nahe einer kompletten Fluidfilter-Zusetzung liegt.
In einer technischen Umsetzung ist der Elektromotor in einem Regelkreis eingebunden, der eine Regeleinheit aufweist. Die Regeleinheit kann auf der Grundlage einer Ist-Drehzahl und einer Soll-Drehzahl den Elektromotor mit einer Stell-Drehzahl ansteuern. Hierzu können der Regeleinheit ein Drehzahlsensor zur Erfassung der Ist-Drehzahl und eine Strommesseinrichtung zugeordnet sein, mittels der eine Ist-Stromaufnahme des Elektromotors erfassbar ist.
Wenn sich der Fluidfilter über die Betriebsdauer nach und nach mit Partikeln zusetzt, sinkt aufgrund des erhöhten Filter-Strömungswiderstandes, der Wirkungsgrad der Pumpe. Damit resultiert bei gleicher Drehzahl und gleicher Spannung eine höhere Ist-Stromaufnahme durch die Förderpumpe. Der Ist-Zustellgrad des Fluidfilters verhält sich direkt proportional zur Ist-Stromaufnahme. Vor diesem Hintergrund ist es bevorzugt, wenn die Diagnoseeinheit den Ist-Zustellgrad nicht direkt erfasst, sondern anstelle dessen die damit korrelierende Ist-Stromaufnahme des Elektromotors erfasst.
Die Diagnoseeinheit kann einen Vergleicher-Baustein aufweisen, in dem die von der Strommesseinrichtung erfasste Ist-Stromaufnahme mit einer Grenz-Stromaufnahme verglichen wird, die mit dem Zusetzgrad-Grenzwert korreliert, und zwar bei jeweils identischer Drehzahl und identischer elektrischer Spannung am Elektromotor.
Zur Ölwechselbedarf-Ermittlung kann die Diagnoseeinheit eine Diagnose-Betriebsart aktivieren. Bei aktivierter Diagnose-Betriebsart wird der Elektromotor mit einer konstanten Prüf-Drehzahl angesteuert. Die Diagnose-Betriebsart kann bevorzugt erst dann gestartet werden, wenn bestimmte Diagnosebedingungen erfüllt sind. Beispielhaft wird die Diagnose-Betriebsart gestartet, wenn das Fahrzeug eine vorgegebene Betriebsdauer erreicht. Alternativ oder zusätzlich kann die Diagnose-Betriebsart gestartet werden, wenn das Fahrzeug eine vorgegebene Fahrleistung erreicht.
Dem Vergleicher-Baustein kann ein Datenspeicher zugeordnet sein, in dem zumindest ein Wertepaar hinterlegt ist, das aus einer empirisch, bei der Prüf-Drehzahl ermittelten Grenz-Stromaufnahme (korreliert mit dem Zusetzgrad-Grenzwert des Filters) und der Prüf-Drehzahl besteht. Für die Ölwechselbedarf-Ermittlung wird die Grenz-Stromaufnahme vom Datenspeicher zum Vergleicher-Baustein ausgelesen. Bevorzugt können in dem Datenspeicher mehrere Wertepaare hinterlegt sein, und zwar für unterschiedliche Betriebstemperaturen.
Der Vergleicher-Baustein kann am Signalausgang mit einem Signalerzeugungs-Baustein verbunden sein. Dieser erzeugt für den Fall, dass im Vergleicher-Baustein die Ist-Stromaufnahme größer oder gleich der Grenz-Stromaufnahme ist, die vom Datenspeicher eingelesen worden ist, ein Ölwechselbedarf-Signal.
Alternativ und/oder zusätzlich kann der Vergleicher-Baustein an seiner Ausgangsseite mit einem Auswerte-Baustein verbunden sein. Dieser kann auf der Grundlage einer Stromaufnahme-Differenz zwischen der Grenz-Stromaufnahme und der Ist-Stromaufnahme die noch verbleibende Zeitdauer schätzen, bis ein Ölwechselbedarf vorliegt. Die Zeitdauer-Schätzung erfolgt, sofern im Vergleicher-Baustein ermittelt wird, dass die Ist-Stromaufnahme noch kleiner ist als die Grenz-Stromaufnahme.
Nachfolgend ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der beigefügten Figuren beschrieben.
Es zeigen:

1 ein teilweises Blockschaltbild eines Hydrauliksystems eines Doppelkupplungsgetriebes eines Kraftfahrzeugs; und
2 eine grundsätzliche Systemarchitektur der Diagnoseeinheit zur Ermittlung eines Ölwechselbedarfs.

In 1 ist in einem stark vereinfachten Blockschaltbild ein Hydrauliksystem eines Doppelkupplungsgetriebes eines Kraftfahrzeugs dargestellt. Mit Hilfe des Hydrauliksystems werden exemplarisch der Hydraulikzylinder 23 der Kupplung K1 sowie die Hydraulikzylinder 23 der Aktuatoren 22 betätigt. Die Aktuatoren 22 sind beispielhaft Doppelsynchronkupplungen, mit deren Hilfe Gangschaltungen im Doppelkupplungsgetriebe erfolgen. Das Hydrauliksystem weist in der 1 einen Hochdruckkreislauf H sowie einen Niederdruckkreislauf N auf. Im Hochdruckkreislauf H können die darin geschalteten Hydraulikzylinder 23 der Trennkupplungen (lediglich die Kupplung K1 ist in der 1 gezeigt) sowie die Aktuatoren 22 über einen Druckspeicher 25 mit einem Speicherdruck ps beaufschlagt werden. Hierzu ist eine am Druckspeicher 25 angeschlossene Hauptleitung 27 über nicht näher beschriebene Teilleitungen 31 zu den Hydraulikzylindern 23 geführt. In den Teilleitungen 31 sind jeweils Steuerventile 35 angeordnet, die über eine zentrale Regeleinrichtung 39 ansteuerbar sind. Das in der 1 gezeigte Hydrauliksystem ist nur insoweit beschrieben, als es für das Verständnis der Erfindung erforderlich ist. So weist das Hydrauliksystem eine Lade-Hydraulikpumpe 53 und eine Kühl-Hydraulikpumpe 59 auf. Die beiden Pumpen 53, 59 sind saugseitig über einen Ölfilter 84 mit einem Ölsumpf 55 verbunden. Die Lade-Hydraulikpumpe 53 ist zum Aufladen des Druckspeichers 25 über einen Elektromotor 57 von der Regeleinheit 39 ansteuerbar. Zudem ist die mit der Lade-Hydraulikpumpe 53 auf einer gemeinsamen Antriebswelle 60 angeordnete Kühl-Hydraulikpumpe 59 ebenfalls vom Elektromotor 57 antreibbar.
Die Elektromotor-Ansteuerung erfolgt in der 1 mittels eines Drehzahlregelkreises R, in dem neben der Regeleinheit 39 eine Strommesseinrichtung 75, die eine Ist-Stromaufnahme I_ist des Elektromotors 57 erfasst, und ein Drehzahlsensor 77 integriert ist, der eine Ist-Drehzahl n_ist des Elektromotors 57 erfasst. Am Signaleingang der Regeleinheit 39 liegt eine Soll-Drehzahl n_soll an. Diese bildet zusammen mit der Ist-Stromaufnahme list und der Ist-Drehzahl n_ist die Grundlage für die Ermittlung einer Stell-Drehzahl n_stell, mittels der die Regeleinheit 39 den Elektromotor 57 ansteuert.
Wie aus der 1 weiter hervorgeht, ist der Drehzahlregelkreis R über eine Signalleitung 78 signaltechnisch mit einer Diagnoseeinheit 79 in Verbindung, mittels der ein Ölwechselbedarf mittelbar ist. Bei Vorliegen eines solchen Ölwechselbedarfes generiert die Diagnoseeinheit 79 in einem Signalerzeugungs-Baustein 84 (2) ein Ölwechselbedarf-Signal S_B.
Die grundsätzliche Programm-Architektur sowie die Funktionsweise der Diagnoseeinheit 79 sind anhand der 2 veranschaulicht. Demzufolge weist die Diagnoseeinheit 79 einen Programmbaustein 81 auf, der prüft, ob diverse Diagnosebedingungen vorliegen, etwa eine Gesamt-Fahrbetriebsdauer des Fahrzeugs und/oder eine Gesamt-Fahrleistung des Fahrzeugs. Sofern diese Diagnosebedingungen erfüllt sind, startet die Diagnoseeinheit 79 einen Diagnose-Betrieb. In diesem Fall generiert der Programmbaustein 81 in der 2 ein Triggersignal S_T, mittels dem ein Programmbaustein 82 und ein Vergleicher-Baustein 80 ansteuerbar sind.
In dem Programmbaustein 82 wird (bei aktiviertem Diagnosebetrieb) die Soll-Drehzahl n_soll auf eine Prüf-Drehzahl n_prüf gesetzt, so dass der Elektromotor 57 im Diagnosebetrieb konstant mit der Prüf-Drehzahl n_prüf läuft. Zudem wird bei Anliegen des Triggersignals S_T am Vergleicher-Baustein 80 die sich bei der Prüf-Drehzahl n_prüf einstellende Ist-Stromaufnahme I_ist mit einer Grenz-Stromaufnahme Igrenz verglichen. Die Ist-Stromaufnahme I_ist verhält sich direkt proportional mit einem Ist-Zustellgrad des Fluidfilters 84.
Die Grenz-Stromaufnahme Igrenz korreliert mit einem Zusetzgrad-Grenzwert. Dieser liegt nahe einer kompletten Zusetzung des Ölfilters 84. Der Kerngedanke der Erfindung besteht nämlich darin, dass ein Ölwechselbedarf erst zwingend dann vorliegt, bevor der Ölfilter 84 komplett zugesetzt ist. Erfolgt zu diesem späten Zeitpunkt noch ein Ölwechsel, so ist in einwandfreier Betrieb des Hydrauliksystems gewährleistet.
Wie aus dem Blockschaltbild der 2 weiter hervorgeht, ist dem Vergleicher-Baustein 80 ein Datenspeicher 83 zugeordnet, in dem insgesamt zwei Wertepaare hinterlegt sind. Jedes Wertepaar besteht jeweils aus einer empirisch bei der Prüf-Drehzahl n_prüf ermittelten Grenz-Stromaufnahme Igrenz und der Prüf-Drehzahl n_prüf. Im Datenspeicher 83 ist die Prüfdrehzahl n_prüf beispielhaft auf 1000 min^-1 festgelegt, während die korrespondierende Grenz-Stromaufnahme Igrenz bei einer Betriebstemperatur von 25°C auf 10A festgelegt ist, und bei einer Betriebstemperatur von 30°C auf 8A festgelegt ist.
Je nach Größe der erfassten Ist-Stromaufnahme I_ist wird im Vergleicher-Baustein 80 die folgende Fallunterscheidung vorgenommen: So ist der Vergleicher-Baustein 80 an seinem Signalausgang mit einem Auswerte-Baustein 85 und mit dem bereits erwähnten Signalerzeugungs-Baustein 84 verbunden. Für den Fall, dass im Vergleicher-Baustein 80 die Ist-Stromaufnahme I_ist kleiner oder gleich der Grenz-Stromaufnahme Igrenz ist, wird der Auswerte-Baustein 85 angesteuert. Im Auswerte-Baustein 85 wird auf der Grundlage einer Stromaufnahme-Differenz ΔI aus der Grenz-Stromaufnahme Igrenz und der Ist-Stromaufnahme list eine Zeitdauer Δt ermittelt, bis bei gleichbleibenden Randbedingungen ein Ölwechselbedarf eintritt.
Für den Fall, dass im Vergleicher-Baustein 80 die Ist-Stromaufnahme I_ist größer oder gleich der Grenz-Stromaufnahme Igrenz, wird dagegen in dem Signalerzeugungs-Baustein 84 unverzüglich das Ölwechselbedarf-Signal S_B generiert.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102011100802 A1 [0003]
DE 10055420 A1 [0005]
EP 2096434 B1 [0005]

Claims

Hydrauliksystem für ein Fahrzeuggetriebe, mit einer über einen Elektromotor (57) ansteuerbaren Förderpumpe (53), die das Fluid unter Zwischenschaltung eines Fluidfilters (84) aus einem Fluidsumpf (55) ansaugt, in den das im Hydraulikkreis umgewälzte Fluid rückführbar ist, wobei sich der Fluidfilter (84) über eine Betriebsdauer mit Partikeln zusetzt, und zwar unter Erhöhung des Strömungswiderstands im Fluidfilter (84), dadurch gekennzeichnet, dass das Hydrauliksystem eine Diagnoseeinheit (79) aufweist, die einen Ist-Zusetzgrad des Fluidfilters (84) erfasst, und dass die Diagnoseeinheit (79) für den Fall, dass der Ist-Zusetzgrad einen vorgegebenen Zusatzgrad-Grenzwert erreicht, der nahe einer kompletten Fluidfilter-Zusetzung liegt, ein Ölwechselbedarf-Signal (SB) generiert, auf dessen Grundlage ein Ölwechsel durchführbar ist.
Hydrauliksystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Elektromotor (57) in einem Regelkreis (R) eingebunden ist, der eine Regeleinheit (39) aufweist, die auf der Grundlage einer Ist-Drehzahl (n_ist) und einer Soll-Drehzahl (n_soll) den Elektromotor (57) mit einer Stell-Drehzahl (n_stell) ansteuert, und dass der Regeleinheit (39) ein Drehzahlsensor (77) zur Erfassung der Ist-Drehzahl (n_ist) und eine Strommesseinrichtung (75) zur Erfassung einer Ist-Stromaufnahme (list) zugeordnet ist.
Hydrauliksystem nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Ist-Zustellgrad des Fluidfilters (84) sich direkt proportional zur Ist-Stromaufnahme (list) verhält, und/oder dass die Diagnoseeinheit (79) den Ist-Zustellgrad nicht direkt erfasst, sondern anstelle dessen die damit korrelierende Ist-Stromaufnahme (list) des Elektromotors (57) erfasst, und dass die Diagnoseeinheit (79) einen Vergleicher-Baustein (80) aufweist, in dem die Ist-Stromaufnahme (list) mit einer Grenz-Stromaufnahme (I_grenz) verglichen wird, die mit dem Zusetzgrad-Grenzwert korreliert, und zwar insbesondere bei jeweils identischer Drehzahl und identischer am Elektromotor (57) anliegender elektrischer Spannung.
Hydrauliksystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zur Ölwechselbedarf-Ermittlung die Diagnoseeinheit (79) den Elektromotor (57) mit einer konstanten Prüf-Drehzahl (n_prüf) ansteuert.
Hydrauliksystem nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass dem Vergleicher-Baustein (80) ein Datenspeicher (83) zugeordnet ist, in dem zumindest ein Wertepaar hinterlegt ist, bestehend aus einer empirisch bei der Prüf-Drehzahl (n_prüf) ermittelten Grenz-Stromaufnahme (I_grenz), die mit dem Zusetzgrad-Grenzwert korreliert, und der Prüf-Drehzahl (n_prüf), und dass zur Ölwechselbedarf-Ermittlung der Datenspeicher (83) die Grenz-Stromaufnahme (I_grenz) zum Vergleicher-Baustein (80) ausliest.
Hydrauliksystem nach Anspruch 3, 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Vergleicher-Baustein (80) mit einem Signalerzeugungs-Baustein (84) verbunden ist, der das Ölwechselbedarf-Signal (S_B) erzeugt, sofern im Vergleicher-Baustein (80) die Ist-Stromaufnahme (list) größer oder gleich der Grenz-Stromaufnahme (I_grenz) ist, und zwar bei mit der Prüf-Drehzahl (n_prüf) laufendem Elektromotor (57).
Hydrauliksystem nach einem der Ansprüche 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Vergleicher-Baustein (80) mit einem Auswerte-Baustein (85) verbunden ist, der für den Fall, dass die Ist-Stromaufnahme (list) kleiner ist als die Grenz-Stromaufnahme (I_grenz), eine Stromaufnahme-Differenz (ΔI) zwischen der Grenz-Stromaufnahme (I_grenz) und der Ist-Stromaufnahme (list) ermittelt, und dass der Auswerte-Baustein (85) auf der Grundlage der Stromaufnahme-Differenz (ΔI) die noch verbleibende Zeitdauer (Δt) bestimmt, bis der Ölwechselbedarf eintritt.
Verfahren zum Betreiben eines Hydrauliksystems für ein Fahrzeuggetriebe nach einem der vorhergehenden Ansprüche.