DE102019214882A1

DE102019214882A1 - Verfahren und Steuergerät zum Betreiben eines pneumatischen Druckstellersystems eines Getriebes

Info

Publication number: DE102019214882A1
Application number: DE102019214882.4A
Authority: DE
Inventors: Alain Tierry Chamaken Kamde; Rachid Mansour; Wilhelm Moser
Original assignee: ZF Friedrichshafen AG
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 2019-09-27
Filing date: 2019-09-27
Publication date: 2021-04-01

Abstract

Verfahren zum Betreiben eines pneumatischen Druckstellersystems (1) eines Getriebes, wobei das pneumatische Druckstellersystem (1) mindestens ein pneumatisches Ventil (4, 5) aufweist, mit folgenden Schritten: Ermitteln eines aktuellen pneumatischen Leitwerts des mindestens einen pneumatischen Ventils (4, 5). Vergleichen des aktuellen pneumatischen Leitwerts des mindestens einen pneumatischen Ventils (4, 5) mit einem für das jeweilige pneumatische Ventil (4, 5) hinterlegten Referenzwert. Bestimmen mindestens einer Maßnahme zur Beeinflussung des Betriebs des pneumatischen Druckstellersystems (1), wenn für mindestens ein pneumatisches Ventil (4, 5) der jeweilige aktuelle pneumatische Leitwert vom jeweiligen Referenzwert um mehr als einen Grenzwert abweicht.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben eines pneumatischen Druckstellersystems eines Getriebes und ein Steuergerät zum Betreiben eines pneumatischen Druckstellersystems eines Getriebes.
Ein pneumatisches Druckstellersystem eines Getriebes verfügt typischerweise über mehrere pneumatische Ventile. Derartige pneumatische Ventile eines pneumatischen Druckstellersystems eines Getriebes werden zum Beispiel dazu genutzt, für eine Schaltung einen gewünschten Druck im Getriebe einzuregeln und um andererseits den Versorgungsdruck im Getriebe zu bestimmen. Sollte ein Ventil infolge einer Alterung bzw. eines Verschleißes einen gewünschten Massestrom nicht bereitstellen können, so kann u. a. der benötigte Schaltdruck nicht mehr korrekt eingeregelt werden. Dies führt unter Umständen zu Schaltungen mit einem zu hohen Schaltdruck oder einem zu niedrigen Schaltdruck, wodurch eine Beschädigungsgefahr für das Getriebe besteht. Es besteht daher Bedarf daran, die ordnungsgemäße Funktionsfähigkeit pneumatischer Ventile eines Druckstellersystems eines Getriebes zu überprüfen.
Aus der DE 101 47 326 A1 ist ein Diagnosesystem für Schaltventile bekannt. Hier wird vorgeschlagen, bei einem Schaltvorgang erzeugte mechanische Schwingungen, insbesondere über Körperschall zu erfassen.
Hiervon ausgehend liegt der Erfindung die Aufgabe zu Grunde, ein neuartiges Verfahren zum Betreiben eines pneumatischen Druckstellersystems eines Getriebes und ein entsprechendes Steuergerät zu schaffen.
Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren gemäß Patentanspruch 1 gelöst.
Das Verfahren umfasst die folgenden Schritte:

Ermitteln eines aktuellen pneumatischen Leitwerts des mindestens einen pneumatischen Ventils.

Vergleichen des aktuellen pneumatischen Leitwerts des mindestens einen pneumatischen Ventils mit einem für das jeweilige pneumatische Ventil hinterlegten Referenzwert.
Bestimmen mindestens einer Maßnahme zur Beeinflussung des Betriebs des pneumatischen Druckstellersystems, wenn für mindestens ein pneumatisches Ventil der jeweilige aktuelle pneumatische Leitwert vom jeweiligen Referenzwert um mehr als einen Grenzwert abweicht.
Mit der Erfindung wird vorgeschlagen, zur Funktionsüberprüfung bzw. Diagnose von pneumatischen Ventilen eines pneumatischen Druckstellersystems eines Getriebes einen aktuellen pneumatischen Leitwert des jeweiligen pneumatischen Ventils zu ermitteln und diesen ermittelten Leitwert mit einem hinterlegten Referenzwert zu vergleichen. Dann, wenn eine Abweichung zwischen dem ermittelten Leitwert und dem Referenzwert den Grenzwert erreicht oder überschreitet, wird eine Maßnahme zur Beeinflussung des Betriebs des pneumatischen Druckstellersystems ermittelt. Dies ermöglicht eine einfache und genaue Überprüfung der Funktionsfähigkeit pneumatischer Ventile und damit einen vorteilhaften Betrieb eines pneumatischen Druckstellersystems eines Getriebes.
Dann, wenn beim Vergleichen des aktuellen pneumatischen Leitwerts des jeweiligen pneumatischen Ventils mit dem für das jeweilige pneumatische Ventil hinterlegten Referenzwert festgestellt wird, dass eine Abweichung zwischen denselben größer als der Grenzwert ist, werden vorzugsweise Parameter einer Druckregelung und/oder eine Ansteuerung des jeweiligen pneumatischen Ventils angepasst.
Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung werden für Ventile des Druckstellersystems jeweils mehrere Grenzwerte festgelegt, bei deren Erreichen eine Anpassung der Parameter der Druckregelung und/oder eine Anpassung der Ansteuerung des jeweiligen pneumatischen Ventils erfolgen. So kann beispielsweise dann, wenn beim Vergleichen des aktuellen pneumatischen Leitwerts des jeweiligen pneumatischen Ventils mit dem für das jeweilige pneumatische Ventil hinterlegten Referenzwert festgestellt wird, dass eine Abweichung zwischen denselben größer als der erste Grenzwert ist, das jeweilige Ventil mit einer längeren Betätigungsdauer betätigt werden. Dadurch kann trotzt eines verringerten pneumatischen Leitwerts eines Ventils in dem Druckstellersystem ein gewünschter Solldruck eingeregelt werden.
Stellt sich bei einem Vergleichen des aktuellen pneumatischen Leitwerts des jeweiligen pneumatischen Ventils mit dem für das jeweilige pneumatische Ventil hinterlegten Referenzwert heraus, dass eine Abweichung zwischen denselben größer als ein zweiter Grenzwert ist, dann ist bevorzugt vorgesehen, dass das jeweilige Ventil weniger oft und/oder nur noch mit einer kürzeren Betätigungsdauer betätigt wird. Um trotzdem den geforderten pneumatischen Druck in dem Druckstellersystem einzuregeln, kann zusätzlich zu diesem Ventil ein zu diesem Ventil parallel geschaltetes Ventil angesteuert werden, welches den ersten und/oder zweiten Grenzwert noch nicht erreicht hat. Somit kann eine Verschleißzunahme an einem bereits weiter verschlissenen Ventil entsprechend reduziert bzw. verzögert werden.
Wird hingegen beim Vergleichen des aktuellen pneumatischen Leitwerts des jeweiligen pneumatischen Ventils mit dem für das jeweilige pneumatische Ventil hinterlegten Referenzwert festgestellt, dass eine Abweichung zwischen denselben größer als ein dritter Grenzwert ist, dann ist vorgesehen, dass das jeweilige Ventil nicht mehr weiter angesteuert wird. Mit dem jeweiligen Ventil ist es dann nicht mehr möglich, in dem Druckregelsystem unter Einhaltung der maximalen Einschaltdauer des jeweiligen Ventils einen gewünschten Solldruck einzuregeln. In diesem Fall kann eine Warnmeldung generiert und/oder eine Wartung des Druckstellersystems ausgelöst werden.
Durch das erfindungsgemäße Verfahren kann das pneumatische Druckstellersystem des Getriebes abhängig von der Abweichung zwischen dem ermittelten Leitwert und dem Referenzwert besonders vorteilhaft betrieben werden.
Das erfindungsgemäße Steuergerät ist in Anspruch 9 definiert.
Bevorzugte Weiterbildungen ergeben sich aus den Unteransprüchen und der nachfolgenden Beschreibung. Ausführungsbeispiele der Erfindung werden, ohne hierauf beschränkt zu sein, an Hand der Zeichnung näher erläutert. Dabei zeigt:

1 ein Blockschaltbild eines pneumatischen Druckstellersystems eines Getriebes.

1 zeigt stark schematisiert Baugruppen eines pneumatischen Druckstellersystems 1 eines Getriebes, wobei in 1 ein Getriebestellerraum 2, ein Druckkessel 3, pneumatische Ventile 4, 5 und Pneumatikleitungen 6, 7 gezeigt sind, über welche der Getriebestellerraum 2 mit dem Druckkessel 3 gekoppelt ist. Die beiden pneumatischen Ventile 4, 5 sind hierbei parallel geschaltet. Abhängig von der Schaltstellung der pneumatischen Ventile 4, 5 kann der Getriebestellerraum 2 ausgehend vom Druckkessel 3 entweder über die Pneumatikleitung 6 und/oder die Pneumatikleitung 7 mit Druckluft versorgt werden. Die pneumatischen Ventile 4, 5 werden auch als Schaltventile oder Hauptabschaltventile bezeichnet. In der in 1 gezeigten Schaltstellung sind beide Schaltventile 4, 5 geschlossen und unterbrechen demnach die Druckluftströmung vom Druckkessel 3 in den Getriebestellerraum 2. Durch entsprechende Ansteuerung der beiden pneumatischen Ventile 4 und 5 kann ein Druck p im Getriebestellerraum 2 eingeregelt werden. Auch können die Ventile 4, 5 im Wege einer Druckmessung genutzt werden.
Mit der hier vorliegenden Erfindung wird vorgeschlagen, während des Betriebs des Druckstellersystems 1 einen aktuellen pneumatischen Leitwert für das jeweilige pneumatische Ventil 4, 5 zu ermitteln und den ermittelten, aktuellen pneumatischen Leitwert des jeweiligen pneumatischen Ventils 4, 5 mit einem für das jeweilige pneumatische Ventil 4, 5 hinterlegten Referenzwert zu vergleichen. Abhängig von der Abweichung zwischen dem aktuellen pneumanischen Leitwert des jeweiligen Ventiles und dem Referenzwert des jeweiligen Ventils 4, 5 wird mindestens eine Maßnahme zur Beeinflussung des Betriebs des pneumatischen Druckstellersystems 1 bestimmt.
Erfindungsgemäß wird über die Betriebsdauer der pneumatischen Ventile 4, 5 des pneumatischen Druckstellersystems 1 der aktuelle pneumatische Leitwert erfasst, um eine Änderung des jeweiligen pneumatischen Leitwerts zu ermitteln. Weicht über die Betriebsdauer gesehen der aktuelle pneumatische Leitwert vom hinterlegten Referenzwert zu stark ab, deutet dies auf eine Alterung bzw. einen Verschleiß und damit auf ein Nachlassen der Performance oder auf ein Fehlverhalten des jeweiligen pneumatischen Ventils hin, sodass dann über eine geeignete Maßnahme der Betrieb des pneumatischen Druckstellersystems 1 beeinflusst wird.
Der jeweilige aktuelle pneumatische Leitwert des jeweiligen pneumatischen Ventils 4, 5 wird über die Betriebsdauer des pneumatischen Druckstellersystems 1 zu Abtastzeitpunkten k einer definierten Abtastrate eines elektronischen Steuerungssystems des Getriebes ermittelt, wobei der aktuelle pneumatische Leitwert des jeweiligen pneumatischen Ventils 4, 5 durch Berechnung ermittelt wird, nämlich unter Verwendung folgender Gleichungen: $C_{k} = \frac{m_{k} - m_{k - 1}}{p_{s} * ρ \sqrt{\frac{T}{T_{0}}} * t_{s}},$
$m_{k} = \frac{p_{k} * V_{k}}{R_{s} * T},$
wobei

C_k der aktuelle pneumatische Leitwert des jeweiligen Ventils im Abtastzeitpunkt k ist,
m_k die gesamte Luftmasse im Getriebe im Abtastzeitpunkt k ist,
m_k-1 die gesamte Luftmasse im Getriebe im Abtastzeitpunkt k-1 ist,
p_S der Systemdruck ist,
ρ die Luftdichte ist,
T die gemessene Lufttemperatur ist,
T₀ die Lufttemperatur in Normzustand ist,
t_s die Abtastzeit ist,
p_k der Druck im Getriebestellerraum im Abtastzeitpunkt k ist,
V_k das Volumen im Getriebestellerraum im Abtastzeitpunkt k ist,
R_s die spezifische Gaskonstante der Luft ist.

Sind beim Druckstellersystem 1 der 1 während einer Schaltung oder einer Druckmessung beide pneumatischen Ventile 4, 5 aktiv, wird mittels obiger Gleichungen für beide pneumatischen Ventile der jeweilige aktuelle pneumatische Leitwert ermittelt.
Wie bereits ausgeführt, wird der ermittelte pneumatische Leitwert mit einem Referenzwert verglichen. Bei diesem Referenzwert handelt es sich um den pneumatischen Leitwert des jeweiligen Ventils im Neuzustand.
Dann, wenn beim Vergleichen des jeweiligen aktuellen pneumatischen Leitwerts des jeweiligen pneumatischen Ventils 4, 5 mit dem für das jeweilige pneumatische Ventil 4, 5 hinterlegten Referenzwert festgestellt wird, dass eine Abweichung zwischen denselben größer als ein Grenzwert ist, kann zum Beispiel ein Parameter einer Druckregelung oder Druckmessung angepasst werden.
So kann zum Beispiel eine größere Regelabweichung für die Druckregelung zugelassen werden.
Bei verringertem pneumatischem Leitwert können unter Umständen auch die jeweiligen Ventile 4, 5 je nach Situation länger aktiv bleiben.
Ferner ist es möglich, dass das jeweilige pneumatische Ventil 4, 5, für welches die Abweichung zwischen dem aktuellen pneumatischen Leitwert und dem Referenzwert zu groß ist, weniger oft und/oder nur noch mit einer kürzeren Betätigungsdauer oder nicht mehr weiter genutzt wird. Anstelle dieses Ventils 4, 5 kann das zu diesem pneumatischen Ventil 4, 5 parallel geschaltete pneumatische Ventil 5, 4 zur Druckregelung angesteuert werden.
Ferner ist es möglich, dass dann, wenn die Abweichung zwischen dem jeweiligen aktuellen pneumatischen Leitwert und dem Referenzwert zu groß ist, eine Warnmeldung generiert und/oder eine Wartung für das Getriebe ausgelöst wird. Bei einer zu starken Abweichung kann ein Werkstattbesuch veranlasst werden, um eine Beschädigung anderer Baugruppen des Getriebes zu vermeiden.
Das erfindungsgemäße Verfahren kann bei allen pneumatischen Ventilen eines pneumatischen Druckstellersystems eines Getriebes zum Einsatz kommen. Wie bereits ausgeführt, wird während des Betriebs des Druckstellersystems der jeweilige pneumatische Leitwert des jeweiligen pneumatischen Ventils auf Grundlage obiger Gleichungen zu den Abtastzeitpunkten der Abtastrate berechnet. Über die Betriebsdauer wird der jeweilige aktuelle pneumatische Leitwert mit dem Referenzwert verglichen. Bei einer zu großen Abweichung zwischen dem aktuellen pneumatischen Leitwert und dem hinterlegten Referenzwert wird mindestens eine Maßnahme zur Beeinflussung des Betriebs des pneumatischen Druckstellersystems ergriffen.
Die Erfindung betrifft weiterhin ein Steuergerät eines Getriebes zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens, also zum Betreiben des pneumatischen Druckstellersystems 1. Bei dem Steuergerät handelt es sich um ein elektronisches Getriebesteuergerät, welches mit einer definierten Abtastrate arbeitet. Innerhalb dieser definierten Abtastrate, also zu den Abtastzeitpunkten der Abtastrate, ermittelt das Steuergerät über den Betrieb und damit über die Betriebsdauer der pneumatischen Ventile fortlaufend den aktuellen pneumatischen Leitwert des jeweiligen pneumatischen Ventils und vergleicht denselben mit einem im Steuergerät hinterlegten Referenzwert. Dann, wenn der jeweilige aktuelle pneumatische Leitwert vom jeweiligen Referenzwert zu stark abweicht, bestimmt das Steuergerät mindestens eine Maßnahme zur Beeinflussung des Betriebs des Druckstellersystems.
Bezugszeichenliste

1: Druckstellersystem
2: Getriebestellerraum
3: Druckkessel
4: pneumatisches Ventil
5: pneumatisches Ventil
6: Pnuematikleitung
7: Pneumatikleitung

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

DE 10147326 A1 [0003]

Claims

Verfahren zum Betreiben eines pneumatischen Druckstellersystems (1) eines Getriebes, wobei das pneumatische Druckstellersystem (1) mindestens ein pneumatisches Ventil (4, 5) aufweist, mit folgenden Schritten: Ermitteln eines aktuellen pneumatischen Leitwerts des mindestens einen pneumatischen Ventils (4, 5), Vergleichen des aktuellen pneumatischen Leitwerts des mindestens einen pneumatischen Ventils (4, 5) mit einem für das jeweilige pneumatische Ventil (4, 5) hinterlegten Referenzwert, Bestimmen mindestens einer Maßnahme zur Beeinflussung des Betriebs des pneumatischen Druckstellersystems (1), wenn für mindestens ein pneumatisches Ventil (4, 5) der jeweilige aktuelle pneumatische Leitwert vom jeweiligen Referenzwert um mehr als einen Grenzwert abweicht.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der aktuelle pneumatische Leitwerts des jeweiligen pneumatischen Ventils (4, 5) durch Berechnung ermittelt wird, nämlich unter Verwendung der Gleichungen: $C_{k} = \frac{m_{k} - m_{k - 1}}{p_{s} * ρ \sqrt{\frac{T}{T_{0}}} * t_{s}}, wobei m_{k} = \frac{p_{k} * V_{k}}{R_{s} * T},$
wobei C_k der pneumatische Leitwert des jeweiligen Ventils im Abtastzeitpunkt k ist, m_k die gesamte Luftmasse im Getriebe im Abtastzeitpunkt k ist, m_k-1 die gesamte Luftmasse im Getriebe im Abtastzeitpunkt k-1 ist, p_S der Systemdruck ist, p die Luftdichte ist, T die gemessene Lufttemperatur ist, T₀ die Lufttemperatur in Normzustand ist, t_s die Abtastzeit ist, p_k der Druck in einem Getriebestellerraum im Abtastzeitpunkt k ist, V_k das Volumen in dem Getriebestellerraum im Abtastzeitpunkt k ist, R_s die spezifische Gaskonstante der Luft ist.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der hinterlegte Referenzwert der pneumatische Leitwert des jeweiligen Ventils (4, 5) im Neuzustand desselben ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass dann, wenn beim Vergleichen des aktuellen pneumatischen Leitwerts des jeweiligen pneumatischen Ventils (4, 5) mit dem für das jeweilige pneumatische Ventil (4, 5) hinterlegten Referenzwert festgestellt wird, dass eine Abweichung zwischen denselben größer als der Grenzwert ist, Parameter einer Druckregelung und/oder eine Anpassung der Ansteuerung des jeweiligen pneumatischen Ventils (4, 5) angepasst werden.
Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass dann, wenn beim Vergleichen des aktuellen pneumatischen Leitwerts des jeweiligen pneumatischen Ventils (4, 5) mit dem für das jeweilige pneumatische Ventil (4, 5) hinterlegten Referenzwert festgestellt wird, dass eine Abweichung zwischen denselben größer als ein erster Grenzwert ist, das jeweilige Ventil (4, 5) mit einer längeren Betätigungsdauer betätigt wird.
Verfahren nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass dann, wenn beim Vergleichen des aktuellen pneumatischen Leitwerts des jeweiligen pneumatischen Ventils (4, 5) mit dem für das jeweilige pneumatische Ventil (4, 5) hinterlegten Referenzwert festgestellt wird, dass eine Abweichung zwischen denselben größer als ein zweiter Grenzwert ist, das jeweilige Ventil (4, 5) weniger oft und/oder mit einer kürzeren Betätigungsdauer betätigt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass dann, wenn beim Vergleichen des aktuellen pneumatischen Leitwerts des jeweiligen pneumatischen Ventils (4, 5) mit dem für das jeweilige pneumatische Ventil (4, 5) hinterlegten Referenzwert festgestellt wird, dass eine Abweichung zwischen denselben größer als ein dritter Grenzwert ist, das jeweilige Ventil (4, 5) nicht mehr weiter angesteuert wird.
Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass eine Warnmeldung generiert und/oder eine Wartung des Druckstellersystems (1) ausgelöst wird.
Steuergerät eines Getriebes zum Betreiben eines pneumatischen Druckstellersystems (1) des Getriebes, wobei das pneumatische Druckstellersystem (1) mindestens ein pneumatisches Ventil (4, 5) aufweist, wobei das Steuergerät einen aktuellen pneumatischen Leitwert des mindestens eines pneumatischen Ventils (4, 5) ermittelt, den aktuellen pneumatischen Leitwerts des mindestens einen pneumatischen Ventils (4, 5) mit einem für das jeweilige pneumatische Ventil hinterlegten Referenzwert vergleicht, mindestens eine Maßnahme zur Beeinflussung des Betriebs des pneumatischen Druckstellersystems bestimmt, wenn für mindestens ein pneumatisches Ventil (4, 5) der jeweilige aktuelle pneumatische Leitwert vom jeweiligen Referenzwert um mehr als einen Grenzwert abweicht.
Steuergerät nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass dasselbe eingerichtet ist, das Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8 steuerungsseitig auszuführen.