DE10308502A1

DE10308502A1 - Verfahren zur Steuerung eines automatisierten Kfz-Getriebes

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Publication number: DE10308502A1
Application number: DE10308502A
Authority: DE
Inventors: Rainer Hofmann; Georg Kruse
Original assignee: Volkswagen AG
Current assignee: Volkswagen AG
Priority date: 2003-02-26
Filing date: 2003-02-26
Publication date: 2004-09-30
Anticipated expiration: 2023-02-27
Also published as: DE10308502B4

Abstract

Ein Verfahren zur Steuerung eines automatisierten Kfz-Getriebes, das ein hydraulisch schaltbares Getriebe und zumindest eine hydraulisch betätigbare Motorkupplung umfasst, und bei dem in einer hydraulischen Steuerungsvorrichtung Hydrauliköl mittels einer als antriebsmotorgetriebene Volumenförderpumpe ausgebildete Hydraulikpumpe aus einem Ölsumpf in eine Hauptdruckleitung gefördert wird, der in der Hauptdruckleitung wirksame Hauptdruck p¶HD¶ mittels eines steuerbaren, als Druck-Magnetsteuerventil ausgebildeten Hauptdruckventils eingestellt wird, und von der Hauptdruckleitung ein erster Verbrauchszweig mit angeschlossenen Kurzzeitverbrauchern und ein zweiter Verbrauchszweig mit angeschlossenen Dauerverbrauchern abzweigen, der zweite Verbrauchszweig in eine Kühlerleitung mit mindestens einem Ölkühler und in eine Schmier- und Kühlölleitung mit mindestens einer Schmier- und Kühlstelle verzweigt ist, wobei der betreffende Schmier- und Kühlölvolumenstrom Q¶SK¶ mittels eines steuerbaren, als Durchfluss-Magnetsteuerventil ausgebildeten Schmier- und Kühlölventils eingestellt wird, weist folgende Verfahrensschritte auf: DOLLAR A - Ermittlung des zur Selbstkühlung und für die Schmierung und Kühlung von Bauteilen maximal verfügbaren Volumenstroms Q¶V2max¶. DOLLAR A - Ermittlung des erforderlichen Kühlervolumenstroms Q¶Kerf¶ und des erforderlichen Schmier- und Kühlölvolumenstroms Q¶SKerf¶. DOLLAR A - Prüfung durch Vergleich des maximal verfügbaren Volumenstroms Q¶V2max¶ mit dem erforderlichen ...

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Steuerung eines automatisierten Kfz-Getriebes, das ein hydraulisch schaltbares Getriebe und zumindest eine hydraulisch betätigbare Motorkupplung umfasst, und bei dem in einer hydraulischen Steuerungsvorrichtung Hydrauliköl mittels einer als antriebsmotorgetriebene Volumenförderpumpe ausgebildete Hydraulikpumpe aus einem Ölsumpf in eine Hauptdruckleitung gefördert wird, der in der Hauptdruckleitung wirksame Hauptdruck mittels eines steuerbaren, als Druck-Magnetsteuerventil ausgebildeten Hauptdruckventils eingestellt wird, und von der Hauptdruckleitung ein erster Verbrauchszweig mit angeschlossenen Kurzzeitverbrauchern und ein zweiter Verbrauchszweig mit angeschlossenen Dauerverbrauchern abzweigen, der zweite Verbrauchszweig in eine Kühlerleitung mit mindestens einem Ölkühler und in eine Schmier- und Kühlölleitung mit mindestens einer Schmier- und Kühlstelle verzweigt ist, wobei der betreffende Schmier- und Kühlöl-Volumenstrom mittels eines steuerbaren, als Durchfluss-Magnetsteuerventil ausgebildeten Schmier- und Kühlölventils eingestellt wird.
Hydraulische Steuerungsvorrichtungen werden insbesondere wegen ihrer hohen Energiedichte und ihrer integrierten Steuerbarkeit zur Schalt- und Kupplungssteuerung von automatisiert steuerbaren Kfz-Getrieben, insbesondere von automatisierten Schaltgetrieben und automatisierten Doppelkupplungsgetrieben, und der diesen zugeordneten Motorkupplungen verwendet, wobei es sich bei der jeweiligen Motorkupplung um eine mittels eines hydraulischen Stellantriebs aus- und einrückbare Trockenkupplung oder um eine unmittelbar hydraulisch schließ- und trennbare, z.B. als Lamellenkupplung ausgebildete, Nasskupplung handeln kann. Zumeist ist die zur Energieversorgung verwendete Hydraulikpumpe als Volumenförderpumpe mit einem weitgehend festen Fördervolumen pro Umdrehung, z.B. als Zahnrad- oder Flügelzellenpumpe, ausgebildet, und wird mechanisch von dem Antriebsmotor des betreffenden Kraftfahrzeuges angetrieben. Eine derartige Hydraulikpumpe ist einfach und kompakt aufgebaut, im Betrieb sehr zuverlässig, und mit geringem Aufwand in ein Getriebe integrierbar. Nachteilig daran ist jedoch, dass der Fördervolumenstrom der Hydraulikpumpe weitgehend proportional der Motordrehzahl des zumeist als Verbrennungskraftmaschine ausgebildeten Antriebsmotors ist, d.h. z.B. bei einem Anfahrvorgang mit geringer Motordrehzahl relativ klein und bei einer Schnellfahrt mit hoher Motordrehzahl relativ groß ist.
Die Hydraulikpumpe kann entweder für den maximal im Betrieb auftretenden Ölverbrauch zuzüglich einer Förderreserve zum Ausgleich von verschleißbedingten Leckagen oder aber auf einen durchschnittlichen Ölverbrauch ausgelegt sein. Im ersten Fall ist die Hydraulikpumpe relativ groß dimensioniert und erfordert eine entsprechend hohe Antriebsleistung, die sich negativ auf den Gesamtwirkungsgrad des Kfz-Getriebes auswirkt. Im Normalfall fördert die Hydraulikpumpe dann einen deutlich höheren Volumenstrom als momentan benötigt wird. Der überschüssige Volumenstrom wird über das Hauptdruckventil weitgehend ungenutzt, zumeist über Sekundärverbraucher, wie z.B. einen Ölkühler, in den Ölsumpf zurückgeleitet. Nur bei einem Auftreten von Spitzenbedarf, wie beispielsweise dem Gangwechsel bei einem automatisierten Schaltgetriebe mit entsprechender Kupplungsbetätigung, wird die Kapazität der Ölpumpe kurzfristig bis auf eine Notreserve voll ausgenutzt. Im zweiten Fall, d.h. bei der Auslegung der Hydraulikpumpe auf einen durchschnittlichen Ölverbrauch, ist der Gesamtwirkungsgrad des zu steuernden Aggregates aufgrund der niedrigeren erforderlichen Antriebsleistung der kleineren Hydraulikpumpe deutlich verbessert, jedoch muss nunmehr eine aufwändige Zusatzeinrichtung zur Abdeckung des Spitzenbedarfs bereitgehalten werden. Als Zusatzeinrichtung kommen eine Hydraulikpumpe mit variablem Fördervolumen, eine hilfsmotorangetriebene, d.h. von dem Antriebsmotor unabhängige Hydraulikpumpe, und/oder ein Druckspeicher in Frage, jeweils zusammen mit zugeordneten Steuerungseinrichtungen.
Beispielsweise ist aus der DE 36 30 792 A1 eine Druckerzeugungseinrichtung bekannt, in der eine mengenverstellbare Hydraulikpumpe verwendet wird, deren förderbarer Volumenstrom mittels des Systemdrucks (Hauptdruck) über ein Regelventil einstellbar ist. Die bekannte Druckerzeugungseinrichtung ist aber nachteilig relativ kompliziert und teuer, und die verstellbare Hydraulikpumpe weist im Vergleich zu einer Hydraulikpumpe mit konstanter Geometrie einen deutlich schlechteren Wirkungsgrad und eine ungünstige Akustik auf.
In der PCT/EP 98/08220 ist ein stufenloses Automatgetriebe (CVT-Getriebe) beschrieben, bei dem eine Vorrichtung zur Speicherung und bedarfsweisen Einspeisung eines zusätzlichen Ölvolumens zur Anwendung kommt. Das zusätzliche Ölvolumen wird im unausgelösten Ruhezustand in einem Zylinderraum gespeichert und im Bedarfsfall, ausgelöst über ein Magnetschaltventil, über einen mit einer Bypassleitung verbundenen Stufenkolben in die Hauptdruckleitung gefördert. Diese Vorrichtung weist aber nachteilig eine schlechte Dosierbarkeit auf und ist nur für den Ausgleich eines kurzzeitigen Ölmangels geeignet.
In der DE 100 14 731 C1 wird bei einer Vorrichtung mit einer Hydraulikeinheit zur Druckversorgung eines Getriebes, die eine Hydraulikpumpe mit regelbarer Förderleistung, insbesondere eine elektrisch angetriebene Hydraulikpumpe, aufweist, vorgeschlagen, die Förderleistung der Hydraulikpumpe abhängig von Betriebsparametern, wie der Fahrzeuggeschwindigkeit, der Fahrzeugbeschleunigung, der Motorlast, der Motordrehzahl, usw. zu steuern. Der hierfür zusätzlich erforderliche apparative und steuerungstechnische Aufwand ist jedoch nachteilig sehr groß.
Weitere Maßnahmen zur Wirkungsgradoptimierung eines Kfz-Getriebes mit hydraulischer Steuerung sind aus der DE 100 41 386 A1 in Form einer Druckversorgungseinrichtung mit mehreren Druckniveaus, aus der DE 197 49 334 A1 in Form einer von dem Betriebszustand (Schaltzustand) des Getriebes abhängig steuerbaren Schmiermittelversorgungseinrichtung, und aus der DE 199 30 354 A1 in Form einer von dem Betriebszustand (Schaltzustand) des Getriebes abhängig steuerbaren Kühlölversorgungseinrichtung bekannt. Derartige Steuerungseinrichtungen können zwar den Ölverbrauch geringfügig reduzieren und den Wirkungsgrad des Getriebes verbessern, sind aber nachteilig mit einem erhöhten apparativen und steuerungstechnischen Aufwand verbunden. Insbesondere sind hierfür zusätzliche Absperr- und Regelventile mit zugeordneten elektrischen Steuerungsleitungen, zusätzliche Sensoren mit zugeordneten Sensorleitungen, sowie Steuergeräte zur Durchführung komplexer Steuerungsfunktionen erforderlich.
Es ist daher das Problem der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zur Steuerung eines Kfz-Getriebes anzugeben, mit dem unter Verwendung einer einfachen, weitgehend standardmäßigen hydraulischen Steuerungsvorrichtung der eingangs genannten Art und einer Hydraulikpumpe ohne große Förderreserve eine auftretende Mangelsituation in der Ölversorgung sicher beherrscht werden kann.
Das Problem wird erfindungsgemäß in Verbindung mit dem Oberbegriff des Anspruchs 1 durch ein verfahren mit den folgenden Verfahrensschritten gelöst:

– Ermittlung des zur Selbstkühlung und für die Schmierung und Kühlung von Bauteilen maximal verfügbaren Volumenstroms.
– Ermittlung des erforderlichen Kühlervolumenstroms und des erforderlichen Schmier- und Kühlölvolumenstroms.
– Prüfung durch Vergleich des maximal verfügbaren Volumenstroms mit dem erforderlichen Volumenstrom, ob eine Mangelsituation vorliegt.
– Im Fall einer vorliegenden Mangelsituation betriebsabhängige Bestimmung einer Versorgungspriorität zwischen dem Kühlervolumenstrom und dem Schmier- und Kühlölvolumenstrom.
– Im Fall eines prioritären Kühlervolumenstroms geringfügig weitere Öffnung des Schmier- und Kühlölventils um ein vorgegebenes Öffnungsmaß.
– Im Fall eines prioritären Schmier- und Kühlölvolumenstroms vollständige Öffnung des Schmier- und Kühlölventils.

Vorteilhafte Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Verfahrens sind in den Unteransprüchen 2 bis 10 aufgeführt.
Erfindungsgemäß wird nach der Ermittlung des für die Kühlung von Hydrauliköl und für die Schmierung und Kühlung von Getriebe- und Kupplungsbauteilen durch Hydrauliköl maximal verfügbaren Volumenstroms Q_V2max und des für diese Zwecke benötigten Volumenstroms Q_V2erf durch einfachen Vergleich, d.h. durch die Abprüfung der Bedingung Q_V2max < Q_V2erf, festgestellt, ob eine Mangelsituation vorliegt oder nicht. Im Fall einer nicht vorliegenden Mangelsituation (Q_V2max >= Q_V2erf) erfolgt die hydraulische Steuerung nach einem vorhandenen Standardprogramm. Im Fall einer vorliegenden Mangelsituation Q_V2max < Q_V2erf) wird zunächst betriebsabhängig, d.h. in Abhängigkeit von dem aktuellen Fahrzustand des Kraftfahrzeuges, wie z.B. einem Anfahr-, Beschleunigungs-, oder Verzögerungsvorgang des Kraftfahrzeuges, der Fahrzeuggeschwindigkeit, und der Motorlast, und dem Betriebszustand des Getriebes und der Motorkupplung(en), wie z.B. dem wirksamen Übersetzungsverhältnis und einem bevorstehenden oder gerade ablaufenden Schaltvorgang, bestimmt, ob die Kühlung des Hydrauliköls oder die Schmierung und Kühlung von Getriebe- und Kupplungsbauteilen gerade Priorität hat. Demzufolge wird das Schmier- und Kühlölventil im Fall eines prioritären Kühlervolumenstroms geringfügig weiter geöffnet, um einerseits über einen ausreichenden Kühlervolumenstrom Q_K die erforderliche Kühlung des Hydrauliköls sicherzustellen, andererseits aber auch einen hinreichenden Schmier- und Kühlölvolumenstrom Q_SK zur Schmierung und Kühlung der Getriebe- und Kupplungsbauteile zur Verfügung zu stellen. Im Fall eines prioritären Schmier- und Kühlölvolumenstroms wird das Schmier- und Kühlölventil dagegen vollständig geöffnet, um über die Einstellung des maximal möglichen Schmier- und Kühlölvolumenstroms Q_SK die bestmögliche Schmierung und Kühlung der Getriebe- und Kupplungsbauteile zu bewirken. Somit kann durch die Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens bei einem relativ einfachen und preiswerten Aufbau der hydraulischen Steuerungsvorrichtung eine auftretende Mangelsituation durch die beschriebene intelligente Steuerung des Schmier- und Kühlölventils sicher beherrscht und Schäden an Getriebe- und Kupplungsbauteilen vermieden werden. Die verwendete Hydraulikpumpe kann daher zur Verbesserung des Getriebewirkungsgrades kleiner dimensioniert sein, d.h. auf eine geringere Förderleistung ohne eine große Förderreserve ausgelegt sein. Das vorliegende Verfahren ist besonders für die Anwendung bei einem automatisierten Doppelkupplungsgetriebe mit als Lamellenkupplungen ausgebildeten Motorkupplungen geeignet.
Der für die Kühlung des Hydrauliköls, d.h. den Kühlervolumenstrom Q_K, und den für die Schmierung und Kühlung von Getriebe- und Kupplungsbauteilen, d.h. den Schmier- und Kühlölvolumenstrom Q_SK, maximal zur Verfügung stehende Volumenstrom Q_V2max ergibt sich bei geschlossenem Hauptdruckventil, d.h. bei einem Rückflussvolumenstrom Q_HDR des Hauptdruckventils von Null, aus dem von der Hydraulikpumpe geförderten Pumpenvolumenstrom Q_P abzüglich des Leckagevolumenstroms Q_V1L der an dem ersten Verbrauchszweig angeschlossenen Kurzzeitverbraucher, wie z.B. der Gangsteller des Getriebes und der Kupplungssteller bzw. Druckräume der zugeordneten Motorkupplungen, d.h. Q_V2max = Q_P – Q_V1L. Wesentliche Einflussparameter des Pumpenvolumenstroms Q_P sind die Motordrehzahl n_M des Antriebsmotors, von dem die Hydraulikpumpe mechanisch angetrieben wird, dem als Gegendruck wirksamen Hauptdruck p_HD, und der die Viskosität und damit den Strömungswiderstand des Hydrauliköls beeinflussenden Öltemperatur T_H. Ebenso hängt der Leckagevolumenstrom Q_V1L der Kurzzeitverbraucher im wesentlichen von dem Hauptdruck p_HD und der Öltemperatur T_H ab. Es ist daher zweckmäßig, den Pumpenvolumenstrom Q_P und den Leckagevolumenstrom Q_V1L jeweils in Abhängigkeit der betreffenden Einflussparameter (Q_P = f(n_M, p_HD, T_H), Q_V1L = f(p_HD, T_H)) zu ermitteln, was jeweils durch die Anwendung entsprechender Berechnungsformeln und/oder die Auswertung entsprechender Kennfelder erfolgen kann, wobei die betreffenden Kennfelddaten vorab in Labor- und Fahrversuchen ermittelt und in einem Datenspeicher des Getriebesteuergerätes abgespeichert sein können. Die Ermittlung des maximal verfügbaren Volumenstroms Q_V2max kann dann durch einfache Differenzbildung (Q_V2max = Q_P – Q_V1L) erfolgen, die z.B. in einem zugeordneten Getriebesteuergerät ausgeführt werden kann.
Bei der allgemein üblichen bedarfsabhängigen Steuerung des Hauptdruckes p_HD wird dieser bei größerem Ölbedarf, der für die Durchführung von Schaltungs- und Kupplungsvorgängen sowohl hinsichtlich des insgesamt erforderlichen Wirkdruckes als hinsichtlich des insgesamt erforderlichen Volumenstroms, durch eine entsprechende Ansteuerung des Hauptdruckventils erhöht, womit auch die thermische Belastung des Hydrauliköls ansteigt. Bei ansteigender Öltemperatur steigt aber auch der erforderliche Kühlervolumenstrom Q_K und der erforderliche Schmier- und Kühlölvolumenstrom Q_SK, da eine erhöhte Öltemperatur einerseits eine verstärkte Kühlung des Hydrauliköls und andererseits aufgrund der geringeren Viskosität und der geringeren Temperaturdifferenz zwischen den zu kühlenden Bauteilen und dem Hydrauliköl eine verstärkte Schmierung und Kühlung der betreffenden Bauteile erfordert. Demzufolge hängt der erforderliche Kühlervolumenstrom Q_Kerf und der erforderliche Schmier- und Kühlölvolumenstrom Q_SKerf im wesentlichen von dem Hauptdruck p_HD und der Öltemperatur T_H ab. Es ist daher zweckmäßig, den erforderlichen Kühlervolumenstrom Q_Kerf und den erforderlichen Schmier- und Kühlölvolumenstrom Q_SKerf jeweils in Abhängigkeit dieser Parameter zu ermitteln, was durch die Auswertung zumeist empirisch ermittelter Berechnungsformeln und/oder Kennfelder erfolgen kann.
Bei der üblichen Verwendung eines sogenannten Proportionalventils als Hauptdruckventil ist die Position des Steuerkolbens weitgehend proportional dem Steuerstrom I_HD, mit dem der Elektromagnet des Hauptdruckventils beaufschlagt wird. Der eingestellte Drosselquerschnitt des Hauptdruckventils und damit der eingestellte Hauptdruck p_HD ist somit eine Funktion des Steuerstroms I_HD. Es ist daher zweckmäßig, anstelle einer direkten Messung des Hauptdruckes p_HD mittels eines in der Hauptdruckleitung angeordneten Drucksensors den von dem zugeordneten Getriebesteuergerät eingestellten und somit bekannten Steuerstrom I_HD als Maß für den in der Hauptdruckleitung wirksamen Hauptdruck p_HD zu verwenden bzw. den Hauptdruck p_HD als Funktion des Steuerstroms I_HD des Hauptdruckventils zu ermitteln.
Da sich die Öltemperatur auf dem Weg des Hydrauliköls von dem Ölsumpf in die Hauptdruckleitung und den angeschlossenen Verbrauchszweigen nur geringfügig ändert, kann die Ölsumpftemperatur T_HS als maßgebliche Öltemperatur T_H des Hydrauliköls angesehen werden und vorteilhaft über einen in dem Ölsumpf angeordneten Temperatursensor ermittelt werden.
Als ein Betriebszustand des Kfz-Getriebes mit prioritärem Schmier- und Kühlölvolumenstrom wird zweckmäßig ein Anfahrvorgang behandelt, da durch den bei einem Anfahrvorgang auftretenden Reibschlupf verstärkt Wärme in die betreffende Motorkupplung eingetragen wird, die zur Vermeidung thermischer Schäden schnellstmöglich abgeführt werden sollte. Als ein Betriebszustand des Kfz-Getriebes mit prioritärem Kühlervolumenstrom kann eine Hochgeschwindigkeitsfahrt angesehen werden, da hierbei das in dem Getriebe befindliche Hydrauliköl durch die insgesamt hohe Reibleistung in den Lagern und zwischen den Zahnrädern relativ stark erwärmt wird und demzufolge vorrangig selbst gekühlt werden sollte.
Weitere Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden ausführlichen Beschreibung und den beigefügten Zeichnungen, die beispielhaft zur Erläuterung des erfindungsgemäßen Steuerungsverfahrens dienen.
Hierzu zeigen:
1 Ein Ablaufschema des erfindungsgemäßen Steuerungsverfahrens, und
2 einen schematischen Hydraulikschaltplan der dem Verfahren zu Grunde liegenden Steuerungsvorrichtung.
Die dem erfindungsgemäßen Steuerungsverfahren zu Grunde gelegte hydraulische Steuerungsvorrichtung 1 nach 2 ist relativ einfach aufgebaut und an sich bekannt. Eine Hydraulikpumpe 2, die von dem Antriebsmotor 3 des betreffenden Kraftfahrzeuges mechanisch angetrieben wird, fördert mit einem Pumpenvolumenstrom Q_P Hydrauliköl aus einem Ölsumpf 4 in eine Hauptdruckleitung 5. Ein in der Hauptdruckleitung 5 wirksamer Hauptdruck p_HD wird mittels eines Hauptdruckventils 6 eingeregelt, das als Druck-Magnetsteuerventil ausgebildet und über einen Hauptdruck-Steuerstrom I_HD steuerbar ist. Das überschüssige Hydrauliköl wird als Rückflussvolumenstrom Q_HDR in den Ölsumpf 4 zurückgeleitet. Die Hauptdruckleitung 5 verzweigt in zwei Verbrauchszweige, einen ersten Verbrauchszweig 7 mit angeschlossenen Kurzzeitverbrauchern 8, die in 2 vereinfachend in einem Symbol zusammengefasst sind, und einen zweiten Verbrauchszweig 9 mit angeschlossenen Dauerverbrauchern. Zum Ausgleich von kurzzeitigen Druck- und Volumenstromschwankungen weist der erste Verbrauchszweig 7 einen Druckspeicher 10 auf. Als Dauervolumenstrom des Verbrauchervolumenstroms Q_V1, des ersten Verbrauchszweiges 7 ergibt sich somit im wesentlichen ein Leckagevolumenstrom Q_V1L der Kurzzeitverbraucher 8. Der zweite Verbrauchszweig 9 mit dem Verbrauchervolumenstrom Q_V2 verzweigt in eine Kühlerleitung 11 mit dem Kühlervolumenstrom Q_K und in eine Schmier- und Kühlölleitung 12 mit dem Schmier- und Kühlölvolumenstrom Q_SK. In der Kühlerleitung 11 befindet sich zumindest ein als Konstantdrossel wirksamer Ölkühler 13, der zur Kühlung des Hydrauliköls vorgesehen ist, und über den das Hydrauliköl des Kühlervolumenstroms Q_K zurück in den Ölsumpf 4 geführt wird. Der Schmier- und Kühlölvolumenstrom Q_SK ist mittels eines in der Schmier- und Kühlölleitung 12 angeordneten Schmier- und Kühlölventils 14 variabel einstellbar, das als Durchfluss-Magnetsteuerventil ausgebildet und über einen Schmier- und Kühlöl-Steuerstrom I_SK steuerbar ist. Nach dem Durchströmen des Schmier- und Kühlölventils 14 wird das Hydrauliköl des Schmier- und Kühlölvolumenstroms Q_SK über Schmier- und Kühlstellen 15 des betreffenden Getriebes und der zugeordneten Motorkupplung(en), die in 2 vereinfachend als eine Konstantdrossel dargestellt sind, zurück in den Ölsumpf 4 geleitet.
Das erfindungsgemäße Steuerungsverfahren, dessen Ablauf beispielhaft in 1 schematisch dargestellt ist, sieht vor, dass zunächst der Pumpenvolumenstrom Q_P als Funktion der Motordrehzahl n_M des Antriebsmotors 3, des in der Hauptdruckleitung 5 wirksamen Hauptdruckes p_HD, und der Öltemperatur T_H des Hydrauliköls ermittelt wird, dass dann der Leckagevolumenstrom Q_V1L der Kurzzeitverbraucher als Funktion des Hauptdruckes p_HD und der Öltemperatur T_H bestimmt wird, und anschließend daraus durch Abzug des Leckagevolumenstroms Q_V1L von dem Pumpenvolumenstrom Q_P der für den Kühlervolumenstrom Q_K, d.h. für die Kühlung des Hydrauliköls, und den Schmier- und Kühlölvolumenstrom Q_SK, d.h. für die Schmierung und Kühlung von Getriebe- und Kupplungsbauteilen, maximal verfügbare Volumenstrom Q_V2max des zweiten Verbrauchszweiges 9 berechnet wird, der sich bei geschlossenem Hauptdruckventil 6 (Q_HDR = 0) ergibt. Anschließend wird durch Summation des erforderlichen Kühlervolumenstroms Q_Kerf und des erforderlichen Schmier- und Kühlölvolumenstroms Q_SKerf, die zuvor jeweils als Funktion des Hauptdruckes p_HD und der Öltemperatur T_H ermittelt werden, der erforderliche Volumenstrom Q_V2erf des zweiten Verbrauchszweiges 9 berechnet. Anschließend wird durch Prüfung der Bedingung Q_V2max < Q_V2erf festgestellt, ob eine Mangelsituation besteht oder nicht. Im Fall ausreichender Ölversorgung (Q_V2max >= Q_V2erf), d.h. wenn keine Mangelsituation besteht, wird an das Ende verzweigt und die weitere Steuerung erfolgt nach einem Standardsteuerprogramm. Bei einer bestehenden Mangelsituation (Q_V2max < Q_V2erf) wird zunächst in Abhängigkeit von dem aktuellen Betriebszustand des gesamten Kraftfahrzeuges, des Getriebes und der zugeordneten Motorkupplungen) geprüft, ob für die Kühlung des Hydrauliköls, d.h. für den Kühlervolumenstrom Q_K, oder für die Schmierung und Kühlung der Getriebe- und Kupplungsbauteils, d.h. für den Schmier- und Kühlölvolumenstrom Q_SK, Priorität besteht. Im Fall einer vorrangigen Kühlung des Hydrauliköls wird das Schmier- und Kühlölventil 14 geringfügig weiter geöffnet, um außer dem Kühlölvolumenstrom Q_K auch einen ausreichenden Schmier- und Kühlölvolumenstrom Q_SK, der niemals völlig unterbrochen werden darf, sicherzustellen. Vorliegend wird von einem im Ruhezustand vollständig geöffneten Schmier- und Kühlölventil 14 ausgegangen, so dass die geringfügig weitere Öffnung des Schmier- und Kühlölventils 14 durch eine Verringerung des betreffenden Steuerstroms I_SK um das Dekrement ΔI_SK erreicht wird. Im Fall einer vorrangigen Versorgung der Schmier- und Kühlstellen 15 des Getriebes wird das Schmier- und Kühlölventil 14 vollständig geöffnet, um den maximal möglichen Schmier- und Kühlölvolumenstrom Q_SK zu erzielen, was vorliegend durch die Reduzierung des betreffenden Steuerstroms I_SK auf Null erreicht wird.
Durch die Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens, das insbesondere für die Steuerung eines automatisierten Doppelkupplungsgetriebes mit als Lamellenkupplungen ausgebildeten Motorkupplungen vorgesehen ist, kann unter Verwendung einer relativ einfachen und kostengünstigen hydraulischen Steuerungsvorrichtung mit einer Hydraulikpumpe ohne große Förderreserve eine auftretende Mangelsituation in der Ölversorgung sicher beherrscht werden. Durch die dadurch mögliche Verwendung einer Hydraulikpumpe geringerer Förderleistung werden Bauraum und Kosten eingespart und der Gesamtwirkungsgrad des Kfz-Getriebes verbessert.

1: Hydraulische Steuerungsvorrichtung
2: Hydraulikpumpe
3: Antriebsmotor
4: Ölsumpf
5: Hauptdruckleitung
6: Hauptdruckventil
7: erster Verbrauchszweig
8: Kurzzeitverbraucher
9: zweiter Verbrauchszweig
10: Druckspeicher
11: Kühlerleitung
12: Schmier- und Kühlölleitung
13: Ölkühler
14: Schmier- und Kühlölventil
15: Schmier- und Kühlstelle
I_HD: Steuerstrom (des Hauptdruckventils)
I_SK: Steuerstrom (des Schmier- und Kühlölventils)
I_SKmin: minimaler Steuerstrom (des Schmier- und Kühlölventils)
ΔI_SK: Dekrement des Steuerstroms (des Schmier- und Kühlölventils)
M: Antriebsmotor
n_M: Motordrehzahl (des Antriebsmotors)
p_HD: Hauptdruck
Q_HDR: Rückflussvolumenstrom (des Hauptdruckventils)
Q_K: Kühlervolumenstrom
Q_Kerf: erforderlicher Kühlervolumenstrom
Q_P: Pumpenvolumenstrom, Fördervolumenstrom
Q_SK: Schmier- und Kühlölvolumenstrom
Q_SKerf: erforderlicher Schmier- und Kühlölvolumenstrom
Q_V1: Verbrauchervolumenstrom (des ersten Verbrauchszweiges)
Q_V1L: Leckagevolumenstrom (des ersten Verbrauchszweiges)
Q_V2: Verbrauchervolumenstrom (des zweiten Verbrauchszweiges)
Q_V2erf: erforderlicher Volumenstrom (des zweiten Verbrauchszweiges)
Q_V2max: maximaler Volumenstrom (des zweiten Verbrauchszweiges)
T_H: Öltemperatur
T_HS: Ölsumpftemperatur

Claims

Verfahren zur Steuerung eines automatisierten Kfz-Getriebes, das ein hydraulisch schaltbares Getriebe und zumindest eine hydraulisch betätigbare Motorkupplung umfasst, und bei dem in einer hydraulischen Steuerungsvorrichtung (1) Hydrauliköl mittels einer als antriebsmotorgetriebene Volumenförderpumpe ausgebildete Hydraulikpumpe (2) aus einem Ölsumpf (4) in eine Hauptdruckleitung (5) gefördert wird, der in der Hauptdruckleitung (5) wirksame Hauptdruck p_HD mittels eines steuerbaren, als Druck-Magnetsteuerventil ausgebildeten Hauptdruckventils (6) eingestellt wird, und von der Hauptdruckleitung (5) ein erster Verbrauchszweig (7) mit angeschlossenen Kurzzeitverbrauchern (8) und ein zweiter Verbrauchszweig (9) mit angeschlossenen Dauerverbrauchern abzweigen, der zweite Verbrauchszweig (9) in eine Kühlerleitung (11) mit mindestens einem Ölkühler (13) und in eine Schmier- und Kühlölleitung (12) mit mindestens einer Schmier- und Kühlstelle (15) verzweigt ist, wobei der betreffende Schmier- und Kühlölvolumenstrom Q_SK mittels eines steuerbaren, als Durchfluss-Magnetsteuerventil ausgebildeten Schmier- und Kühlölventils (14) eingestellt wird, mit folgenden Verfahrensschritten: – Ermittlung des zur Selbstkühlung und für die Schmierung und Kühlung von Bauteilen maximal verfügbaren Volumenstroms Q_V2max. – Ermittlung des erforderlichen Kühlervolumenstroms Q_Kerf und des erforderlichen Schmier- und Kühlölvolumenstroms Q_SKerf. – Prüfung durch Vergleich des maximal verfügbaren Volumenstroms Q_V2max mit dem erforderlichen Volumenstrom Q_V2erf = Q_Kerf + Q_SKerf, ob eine Mangelsituation vorliegt. – Im Fall einer vorliegenden Mangelsituation betriebsabhängige Bestimmung einer Versorgungspriorität zwischen dem Kühlervolumenstrom Q_K und dem Schmier- und Kühlölvolumenstrom Q_SK. – Im Fall eines prioritären Kühlervolumenstroms Q_K geringfügig weitere Öffnung des Schmier- und Kühlölventils (14) um ein vorgegebenes Wegmaß. – Im Fall eines prioritären Schmier- und Kühlölvolumenstroms Q_SK vollständige Öffnung des Schmier- und Kühlölventils (14).
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der maximal verfügbare Volumenstrom Q_V2max aus der Differenz des Fördervolumenstroms Q_P der Hydraulikpumpe (2) und des Leckagevolumenstroms Q_V1L des ersten Verbrauchszweiges (7) mit den angeschlossenen Kurzzeitverbrauchern (8) ermittelt wird.
Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Fördervolumenstrom Q_P der Hydraulikpumpe (2) in Abhängigkeit von der Motordrehzahl n_M des Antriebsmotors (3), dem in der Hauptdruckleitung (5) wirksamen Hauptdruck p_HD, und der Öltemperatur T_H des Hydrauliköls ermittelt wird.
Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Leckagevolumenstrom Q_V1L des ersten Verbrauchszweiges (7) in Abhängigkeit von dem in der Hauptdruckleitung (5) wirksamen Hauptdruck p_HD und der Öltemperatur T_H des Hydrauliköls ermittelt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der erforderliche Kühlervolumenstrom Q_Kerf in Abhängigkeit von dem in der Hauptdruckleitung (5) wirksamen Hauptdruck p_HD und der Öltemperatur T_H des Hydrauliköls ermittelt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der erforderliche Schmier- und Kühlölvolumenstrom Q_SKerf in Abhängigkeit von dem in der Hauptdruckleitung (5) wirksamen Hauptdruck p_HD und der Öltemperatur T_H des Hydrauliköls ermittelt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der in der Hauptdruckleitung (5) wirksame Hauptdruck p_HD als Funktion des Steuerstroms I_HD des Hauptdruckventils (6) ermittelt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 3 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass als maßgebliche Öltemperatur T_H des Hydrauliköls die Ölsumpftemperatur T_HS über einen in dem Ölsumpf (4) angeordneten Temperatursensor ermittelt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass ein Anfahrvorgang als Betriebszustand mit prioritärem Schmier- und Kühlölvolumenstrom Q_SK behandelt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass eine Hochgeschwindigkeitsfahrt als Betriebszustand mit prioritärem Kühlervolumenstrom Q_K behandelt wird.