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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Bestimmen eines Systemdrucks, welcher in einem Druckspeicher eines pneumatischen Stellsystems eines Kraftfahrzeuges vorherrscht, wobei der Druckspeicher durch Betätigung mindestens eines zwischenliegenden Hauptventils mit einem pneumatischen Druckversorgungssystem eines Kraftfahrzeuggetriebes verbunden wird. Des Weiteren betrifft die Erfindung ein Steuergerät, ein Computerprogrammprodukt sowie einen Datenträger.
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Insbesondere im Bereich der Nutzfahrzeuge, wie Lastkraftwagen, ist es bekannt Stellsysteme als pneumatische Systeme auszuführen. Dabei werden bei einem pneumatischen Stellsystem unterschiedliche Komponenten im Antriebsstrang des jeweiligen Nutzfahrzeuges, wie beispielsweise eine Anfahrkupplung und ein Kraftfahrzeuggetriebe, mit Druckluft versorgt, um im Bereich der jeweiligen Komponente Stellaufgaben ausführen zu können. Für die genaue Regelung der Stellaufgaben ist es hierbei von Bedeutung, den im pneumatischen Stellsystem vorherrschenden Systemdruck zu kennen. Üblicherweise wird der Systemdruck dabei sensorisch erfasst, wobei es aber auch bei Ausfall einer entsprechenden Sensorik unbedingt notwendig ist, den Systemdruck zu kennen.
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Aus der
DE 10 2015 215 293 A1 geht ein Verfahren zum Bestimmen eines Systemdrucks hervor, welcher in einem Druckspeicher eines pneumatischen Stellsystems eines Kraftfahrzeuges vorherrscht. Der Druckspeicher kann dabei über zwischenliegende Ventile jeweils zum einen mit einer Anfahrkupplung sowie zum anderen mit einem pneumatischen Druckversorgungssystem eines Kraftfahrzeuggetriebes verbunden werden. Um nun den Systemdruck bestimmen zu können, wird die Anfahrkupplung im geschlossenen Zustand durch entsprechende Betätigung des zugehörigen Ventils und damit eines zugehörigen Stellaktuators in Öffnungsrichtung angesteuert, wobei die Ansteuerung dabei mit einer definierten Zeit vollzogen und ein Stellweg des Stellaktuators erfasst wird. Hieraus kann dann rechnerisch auf den Systemdruck geschlossen werden.
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Ausgehend vom vorstehend beschriebenen Stand der Technik ist es nun die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Möglichkeit zum Bestimmen eines Systemdrucks zu schaffen, wobei dies mit niedrigem Aufwand und auch problemlos im laufenden Betrieb eines Kraftfahrzeuges möglich sein soll.
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Diese Aufgabe wird aus verfahrenstechnischer Sicht ausgehend vom Oberbegriff des Anspruchs 1 in Verbindung mit dessen kennzeichnenden Merkmalen gelöst. Die hierauf folgenden, abhängigen Ansprüche geben jeweils vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung wieder. Des Weiteren ist ein Steuergerät, über welches sich ein vorgenanntes Verfahren umsetzen lässt, Gegenstand der Ansprüche 5 und 6. Schließlich betreffen noch die Ansprüche 7 und 8 ein Computerprogrammprodukt sowie einen Datenträger, welcher ein vorgenanntes Computerprogrammprodukt aufweist.
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Gemäß der Erfindung wird zur Bestimmung eines Systemdrucks, welcher in einem Druckspeicher eines pneumatischen Stellsystems eines Kraftfahrzeuges vorherrscht, der Druckspeicher durch Betätigung mindestens eines zwischenliegenden Hauptventils mit einem pneumatischen Druckversorgungssystem eines Kraftfahrzeuggetriebes verbunden. Im Rahmen des Verfahrens wird also eine Verbindung zwischen einem Druckspeicher, in welchem ein Arbeitsmedium in Form von Druckluft mit einem bestimmten Druck gespeichert ist, zu einem pneumatischen Druckversorgungssystem hergestellt, aus welchem mindestens eine Komponente eines Kraftfahrzeuggetriebes mit der Druckluft versorgt werden kann. Die Verbindung wird dabei über mindestens ein Hauptventil hergestellt, welches zwischen dem Druckspeicher und dem Druckversorgungssystem angeordnet ist.
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Bei dem mindestens einen Hauptventil handelt es sich bevorzugt um ein Wegeventil mit diskreten Schaltstellungen. Das mindestens eine Hauptventil kann aber auch als Proportionalventil vorliegen, bei welchem zusätzlich Zwischenstellungen zwischen Endstellungen eingestellt werden können.
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Die Erfindung umfasst nun die technische Lehre, dass aus dem Druckspeicher über das pneumatische Druckversorgungssystem lediglich eine Versorgung eines Stellaktuators einer Getriebebremse durch zusätzliche Betätigung eines zugehörigen Ventils hergestellt wird. Dabei wird über das mindestens eine Hauptventil und das Ventil der Getriebebremse ein konstantes Bremsmoment der Getriebebremse eingestellt und der Systemdruck danach rechnerisch ermittelt. Mit anderen Worten wird also im Rahmen der Ermittlung des Systemdruck lediglich eine Getriebebremse des Getriebes aus dem Druckspeicher über das pneumatische Druckversorgungssystem versorgt. Dazu wird zusätzlich zu dem mindestens einen Hauptventil noch ein Ventil betätigt, über welches eine Zuführung des Arbeitsmediums zu dem Stellaktuator der Getriebebremse stattfindet, um diese zu betätigen. Des Weiteren wird über das mindestens eine Hauptventil und das Ventil der Getriebebremse eine Zuführung des Arbeitsmediums zum Stellaktuator der Getriebebremse so eingestellt, dass sich an der Getriebebremse ein konstantes Bremsmoment einstellt. Im Anschluss daran erfolgt eine rechnerische Ermittlung des Systemdrucks.
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Eine derartige Vorgehensweise zum Bestimmen eines Systemdrucks hat dabei den Vorteil, dass durch ausschließliche Versorgung der Getriebebremse und durch Einstellen eines konstanten Bremsmoments an dieser eine Ermittlung des Systemdruck bei ausreichender Annäherung möglich wird. Im Rahmen des Verfahrens erfolgt also eine näherungsweise Bestimmung des Systemdrucks. Dabei kann dies zu Zeitpunkten erfolgen, wenn lediglich einer Ansteuerung der Getriebebremse vorgenommen wird, beispielsweise wenn diese im Zuge von Synchronisationsvorgängen im Kraftfahrzeuggetriebe dazu genutzt wird, eine entsprechende Getriebewelle abzubremsen. Insofern kann dies problemlos im laufenden Betrieb und mit niedrigem Aufwand dargestellt werden.
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Im Unterschied dazu muss bei der
DE 10 2015 215 293 A1 für die Ermittlung des Systemdrucks die Anfahrkupplung von einem geschlossenen in einen geöffneten Zustand überführt werden. Dies bedeutet im Vergleich zu der erfindungsgemäßen Lösung einen höheren Aufwand.
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Entsprechend einer Ausführungsform der Erfindung wird der Systemdruck nach der Gleichung
ermittelt. Dabei handelt es sich bei
p1 um den Systemdruck, bei J
TBr um die Massenträgheit der Getriebebremse, bei
ωi um die Winkelgeschwindigkeit an einem Getriebeeingang des Kraftfahrzeuggetriebes, bei µ um den Reibbeiwert, bei r um den Reibradius, bei n um die Anzahl der Lamellen der Getriebebremse, bei A
TBr um die gesamte Wirkfläche der Getriebebremse, bei V
TBr um das aktive Volumen der Getriebebremse, inklusive Zuleitungen und Volumen des Druckversorgungssystems, bei R um die spezifische Gaskonstante, bei T um die Lufttemperatur, bei C um den Leitwert des mindestens einen Hauptventils, bei ρ um die Luftdichte und bei T
0 um die absolute Lufttemperatur. In vorteilhafter Weise kann hierdurch eine vereinfachte Berechnung des Systemdrucks bei Vernachlässigung der Reibung und bei Annahme eines überkritischen Druckverhältnisses erfolgen.
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Gemäß einer Ausgestaltungsmöglichkeit der Erfindung wird die Einstellung des konstanten Bremsmoments anhand einer Beobachtung einer Veränderung einer Winkelgeschwindigkeit vorgenommen. Bei der Winkelgeschwindigkeit handelt es sich dabei um die Winkelgeschwindigkeit einer über die Getriebebremse in deren geschlossenen Zustand mit dem Bremsmoment beaufschlagten Komponente des Getriebes, insbesondere um die Winkelgeschwindigkeit einer Getriebeeingangswelle. Durch Beobachten einer Veränderung der Winkelgeschwindigkeit kann dabei darauf geschlossen werden, ab wann eine Einstellung des konstanten Bremsmoments der Getriebebremse stattgefunden hat.
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In Weiterbildung der Erfindung wird der Druckspeicher über eines von zwei Hauptventilen oder beide Hauptventile mit dem pneumatischen Druckversorgungssystem verbunden, wobei die beiden Hauptventile parallel zueinander angeordnet sind. In diesem Fall sind also zur Verbindung des Druckspeichers mit dem pneumatischen Druckversorgungssystem zwei Hauptventile vorgesehen die, die parallel zueinander angeordnet sind. Hierdurch kann eine Zuführung des Arbeitsmediums aus dem Druckspeicher zum pneumatischen Druckversorgungssystem mit unterschiedlichen Massenströmen verwirklicht werden, da entweder beide oder nur eines der Hauptventile betätigt wird.
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Gegenstand der Erfindung ist zudem ein Steuergerät, bei welchem es sich insbesondere um ein Getriebesteuergerät des Kraftfahrzeuggetriebes handelt. Dabei ist das Steuergerät dazu eingerichtet, mindestens ein Hauptventil anzusteuern und dadurch einen pneumatischen Druckspeicher mit einem pneumatischen Druckversorgungssystem eines Kraftfahrzeuggetriebes zu verbinden. Ferner ist das Steuergerät dazu ausgebildet, durch zusätzliche Betätigung eines zugehörigen Ventils lediglich eine Versorgung eines Stellaktuators einer Getriebebremse aus dem Druckspeicher über das pneumatische Druckversorgungssystem hervorzurufen, dabei über das mindestens eine Hauptventil und das Ventil der Getriebebremse ein konstantes Bremsmoment der Getriebebremse einzustellen und anschließend einen Systemdruck des Druckspeichers rechnerisch zu ermitteln. Ferner ist das Steuergerät im Weiteren auch insbesondere dazu eingerichtet, die weiteren Varianten des im Vorfeld beschriebenen Verfahrens umzusetzen.
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Das erfindungsgemäße Verfahren lässt sich auch als Computerprogrammprodukt verkörpern, welches, wenn es auf einem Prozessor, beispielsweise einem Prozessor eines vorgenannten Steuergeräts läuft, den Prozessor softwaremäßig anleitet, die zugeordneten erfindungsgegenständlichen Verfahrensschritte durchzuführen. In diesem Zusammenhang gehört auch ein computerlesbares Medium zum Gegenstand der Erfindung, auf dem ein vorstehend beschriebenes Computerprogrammprodukt abrufbar gespeichert ist.
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Die Erfindung ist nicht auf die angegebene Kombination der Merkmale der nebengeordneten oder der hiervon abhängigen Ansprüche beschränkt. Es ergeben sich darüber hinaus Möglichkeiten, einzelne Merkmale, auch soweit sie aus den Ansprüchen, der nachfolgenden Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung oder unmittelbar aus den Zeichnungen hervorgehen, miteinander zu kombinieren. Die Bezugnahme der Ansprüche auf die Zeichnungen durch Verwendung von Bezugszeichen soll den Schutzumfang der Ansprüche nicht beschränken.
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Eine vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung, die nachfolgend erläutert wird, ist in den Zeichnungen dargestellt. Es zeigt:
- 1 eine schematische Ansicht eines pneumatischen Stellsystems eines Kraftfahrzeuges; und
- 2 ein Ablaufdiagramm eines erfindungsgemäßen Verfahrens zum Bestimmen eines Systemdruck des pneumatischen Stellsystems aus 1.
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1 zeigt eine schematische Ansicht eines pneumatischen Stellsystems 1 eines Kraftfahrzeuges, bei welchem es sich insbesondere um ein Nutzfahrzeug in Form eines Lastkraftwagens handelt. Dieses pneumatische Stellsystem 1 umfasst dabei einen Druckspeicher 2, in welchem ein Arbeitsmedium in Form von Druckluft mit einem bestimmten Systemdruck gespeichert ist. An eine von dem Druckspeicher 2 abgehende Leitung 3 sind dabei eine Anfahrkupplung 4 sowie ein pneumatischen Druckversorgungssystem 5 eines Kraftfahrzeuggetriebes 6 angebunden. In der Leitung 3 und zwischen dem Druckspeicher 2 und dem pneumatischen Druckversorgungssystem 5 sind zwei Hauptventile 7 und 8 vorgesehen, die als 2/2-Wegeventile mit diskreten Schaltstellungen ausgeführt sind. Bevorzugt ist auch zwischen dem Druckspeicher 2 und der Anfahrkupplung 4 in der Leitung 3 ein - vorliegend nicht weiter dargestelltes - Ventil vorgesehen.
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Über das pneumatische Druckversorgungssystem 5 des Kraftfahrzeuggetriebes 6 können unterschiedliche Komponenten des Kraftfahrzeuggetriebes 6 mit dem Arbeitsmedium versorgt werden, um im Bereich der jeweiligen Komponenten bestimmte Stellaufgaben durchführen zu können. So ist an dem pneumatischen Druckversorgungssystem 5 eine Splitgruppe 9, eine Hauptgruppe 10 und eine Bereichsgruppe 11 angebunden, in welchen jeweils zugehörige, pneumatische Stellaktuatoren zur Darstellung bestimmter Schalltätigkeiten aus dem pneumatischen Druckversorgungssystem 5 mit dem Arbeitsmedium versorgt werden können. Darüber hinaus ist an dem pneumatischen Druckversorgungssystem 5 eine Getriebebremse 12 angebunden, deren - vorliegend nicht weiter dargestellter - Stellaktuator ebenfalls das Arbeitsmedium aus dem pneumatischen Druckversorgungssystem 5 durch entsprechende Betätigung eines zwischenliegenden Ventils 13 zugeführt werden kann und dabei im Zuge der Betätigung eine Welle des Kraftfahrzeuggetriebes 6, insbesondere eine Getriebeeingangswelle, abbremst. Dies wird dabei insbesondere im Rahmen von Synchronisationsvorgängen im Kraftfahrzeuggetriebe 6 durchgeführt.
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Eine Betätigung der Hauptventile 7 und 8, des Ventils 13 und auch weitere - nicht dargestellter - Ventile der Splitgruppe 9, der Hauptgruppe 10 und der Bereichsgruppe 11 wird vorliegend über ein Steuergerät 14 geregelt, bei welchem es sich bevorzugt um ein Getriebesteuergerät des Kraftfahrzeuggetriebes 6 handelt. Für diese Regelung und die Gestaltung entsprechender Schalltätigkeiten ist jedoch die Kenntnis des Systemdrucks im Druckspeicher 2 und im Zuge des Öffnens einer oder beider Hauptventile 7 und 8 auch im pneumatischen Druckversorgungssystem 5 von Bedeutung, wozu im pneumatischen Druckversorgungssystem 5 ein Drucksensor vorgesehen ist, welcher vorliegend nicht weiter dargestellt ist. Um allerdings auch im Falle eines Ausfalls dieses Drucksensors dennoch eine Aussage über den Systemdruck treffen zu können, ist das Steuergerät 14 im Rahmen eines erfindungsgemäßen Verfahrens dazu in der Lage, den Systemdruck näherungsweise zu bestimmen. Dieses Verfahren soll nun unter Zuhilfenahme des Ablaufdiagramms in 2 näher beschrieben werden:
- Zu Beginn des Verfahrens wird zunächst in einem ersten Schritt S1 abgefragt, ob aktuell lediglich eine Versorgung der Getriebebremse 12 mit dem Arbeitsmedium stattfindet, also weder die Anfahrkupplung 4 noch die Splitgruppe 9, die Hauptgruppe 10, die Bereichsgruppe 11 noch evtl. weitere Komponenten mit Arbeitsmedium versorgt werden. Ist dies zu verneinen, so wird vor Schritt S1 zurückgesprungen. Hingegen wird im zu bejahenden Fall zu einem folgenden Schritt S2 übergegangen, in welchem an der Getriebebremse 12 ein konstantes Bremsmoment eingestellt wird. Hierzu werden die Hauptventile 7 und 8 und auch das Ventil 13 entsprechend betätigt, wobei in einem Schritt S3 überprüft wird, ob das konstante Bremsmoment vorliegt. Zu diesem Zweck wird eine Änderung einer Winkelgeschwindigkeit ωi einer mit der Getriebebremse 12 gekoppelten Getriebewelle überprüft, wobei es sich hierbei insbesondere um die Winkelgeschwindigkeit der Antriebswelle handelt. Ist noch kein konstantes Bremsmoment eingestellt, so wird vor Schritt S2 zurückgesprungen, während im zu bejahen den Fall zu einem Schritt S4 übergegangen wird.
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In diesem Schritt S4 wird dann der Systemdruck nach der Gleichung
näherungsweise bestimmt, wobei es sich bei
p1 um den Systemdruck, bei J
TBr um die Massenträgheit der Getriebebremse, bei
ωi um die Winkelgeschwindigkeit an einem Getriebeeingang des Kraftfahrzeuggetriebes, bei µ um den Reibbeiwert, bei r um den Reibradius, bei n um die Anzahl der Lamellen der Getriebebremse, bei A
TBr um die gesamte Wirkfläche der Getriebebremse, bei V
TBr um das aktive Volumen der Getriebebremse, inklusive Zuleitungen und Volumen des Druckversorgungssystems, bei R um die spezifische Gaskonstante, bei T um die Lufttemperatur, bei C um den Leitwert des mindestens einen Hauptventils, bei ρ um die luftdichte und bei T
0 um die absolute Lufttemperatur handelt. Anschließend wird der so ermittelte Systemdruck im Steuergerät
14 hinterlegt und steht in der Folge zur Regelung von Stellaufgaben zur Verfügung.
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Mittels des erfindungsgemäßen Vorgehens kann ein Systemdruck eines pneumatischen Stellsystems mit niedrigem Aufwand und auch problemlos im laufenden Betrieb eines Kraftfahrzeuges ermittelt werden.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- pneumatische Bestellsystem
- 2
- Druckspeicher
- 3
- Leitung
- 4
- Anfahrkupplung
- 5
- pneumatisches Druckversorgungssystem
- 6
- Kraftfahrzeuggetriebe
- 7
- Hauptventil
- 8
- Hauptventil
- 9
- Splitgruppe
- 10
- Hauptgruppe
- 11
- Bereichsgruppe
- 12
- Getriebebremse
- 13
- Ventil
- 14
- Steuergerät
- p1
- Systemdruck
- ωi
- Winkelgeschwindigkeit
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102015215293 A1 [0003, 0010]