DE19524669A1

DE19524669A1 - Verfahren sowie Steuer- und Regeleinrichtung zur Inbetriebnahme eines Fahrzeuges mit automotivem hydrostatischem Getriebe

Info

Publication number: DE19524669A1
Application number: DE19524669A
Authority: DE
Inventors: Wilhelm Goellner
Original assignee: Sauer Sundstrand GmbH and Co
Current assignee: Sauer Danfoss & Co Ohg 24539 Neumuenster De GmbH
Priority date: 1995-07-06
Filing date: 1995-07-06
Publication date: 1997-01-09
Anticipated expiration: 2015-07-07
Also published as: DE19524669C2; US5628187A

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Inbetriebnahme eines Fahr zeuges mit einem elektronisch gesteuerten automotivem hydrostatischem Getriebe gemäß Oberbegriff von Anspruch 1, sowie eine mit diesem Verfahren arbeitende Steuer- und Regeleinrichtung gemäß Oberbegriff von Anspruch 11.

Bei den bekannten Antriebssystemen mit elektronisch automotiv verstell baren Pumpen ist die Inbetriebnahme des Fahrzeuges mit hohem Auf wand verbunden, da die Kennlinien aller Sensoren und Ventile eingele sen werden müssen, damit das System zufriedenstellend arbeiten kann.

Bei hydraulisch automotiven Pumpensteuerungen werden bei bekannten Antriebssystemen diese Einstellungen unter Zuhilfenahme von Blenden bei der Endprüfung der Verstellpumpen realisiert. Zum einen ist jedoch der Einstellvorgang von zahlreichen Faktoren beeinflußt. Zum anderen müssen diese Einstellungen jedoch häufig bei den Kunden selbst durch geführt werden, da z. B. auch unterschiedliche Viskositäten der verwende ten Betriebsmedien korrigiert werden müssen. Hinsichtlich der Anpassung dieser Systeme an unterschiedliche Anwendungen gibt es Grenzen, die durch die Komplexität und Überschaubarkeit von rein hydraulischen Reglern limitiert ist.

Es ist deshalb die Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zur Inbetrieb nahme eines Fahrzeuges mit einem elektronisch gesteuerten automotiven hydrostatischen Getriebe sowie eine mit dem Verfahren arbeitende Steuer- und Regeleinrichtung zu schaffen, mit welchem bzw. mit welcher der Inbetriebnahmevorgang vereinfacht werden kann, eine Berücksichti gung aller wesentlichen Betriebs- sowie Betriebsstoffparameter erfolgt und in optimierter Weise vorgenommen werden kann.

Diese Aufgabe - wird durch ein Verfahren mit den Merkmalen gemäß Anspruch 1 sowie durch eine Steuer- und Regeleinrichtung mit den Merkmalen gemäß Anspruch 11 gelöst.

Danach weist das Verfahren zur Inbetriebnahme eines Fahrzeuges mit einem elektronisch gesteuerten automotiven hydrostatischen Getriebe die nachfolgend aufgeführten Schritte auf, wobei das hydrostatische Getriebe in an sich bekannter Weise eine durch eine Verbrennungskraftmaschine angetriebene Verstellpumpe mit einem Servosystem, einem Hydromotor und eine Steuerelektronik aufweist, deren Ausgangsstrom mittels minde stens eines proportionalen Druckminderventils zur Erzeugung eines auf das Servosystem der Verstellpumpe wirkenden Steuerdruckes verwendet wird. Zunächst wird zumindest ein Grenzwert eines Fahrregimes des Fahrzeuges festgelegt. Eine am Getriebe vorhandene Sensorik dient dem Erfassen, Digitalisieren und Einlesen von zumindest einem aktuellen Betriebsparameter des hydrostatischen Getriebes in die Steuerelektronik. Dem schließt sich ein Ermitteln und Speichern mindestens eines dem Wert des Fahrregimes des Getriebes entsprechenden Kennwertes des Ausgangsstromes der Steuerelektronik zu dem mindestens einen porportio nalen Druckminderventil an. Auf der Basis des Wertes des Ausgangs stromes wird anschließend eine Stromkennlinie zur Erzielung von re produzierbaren Fahreigenschaften berechnet.

Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel werden die Kennwerte für das Fahrregime während der ersten Fahrten des Fahrzeuges nach der Inbetriebnahme generiert, und die Steuerelektronik ermittelt damit eine optimale Stromkennlinie.

Vorzugsweise wird die Stromkennlinie für ein das Anfahren charakterisie rende Fahrregime oder für ein das Erreichen des maximalen Hochdruc kes charakterisierende Fahrregime oder ein das Erreichen einer Grenz drehzahl für Drehzahldrückung charakterisierende Fahrregime erstellt. Um eine Stromkennlinie für alle Betriebsregime des Fahrzeuges zu erstellen, ist es selbstverständlich auch möglich, die einzelnen Teile der Stromkenn linie zu einer Gesamtkennlinie zusammenzusetzen, um damit die Basis für reproduzierbare Fahreigenschaften unter sich ändernden Betriebs bedingungen und unter Berücksichtigung auch von sich ändernden einge setzten Betriebsmedien zu schaffen.

Vorzugsweise werden als Betriebsparameter die Ausgangsdrehzahl der Verbrennungskraftmaschine und/oder die Ausgangsdrehzahl des Hydromo tors verwendet. Zusätzlich oder separat kann als Betriebsparameter auch der Hochdruck in der jeweiligen Arbeitsleitung, welche Verstellpumpe und Hydromotor miteinander verbindet, verwendet werden.

Bei einem weiteren bevorzugten Ausführungsbeispiel wird bei konstanter Drehzahl der Verbrennungskraftmaschine der Ausgangsstrom zum propor tionalen Druckminderventil so lange erhöht, bis der Hochdruck in den Arbeitsleitungen ausreicht, damit sich das Fahrzeug in Bewegung setzt. Das Anfahren des Fahrzeuges kann ebenso durch einen Drehzahlsensor am Hydromotor aufgenommen werden.

Vorzugsweise wird bei noch einem weiteren bevorzugten Ausführungsbei spiel der Ausgangsstrom zum proportionalen Druckminderventil bei maximaler Gaspedalposition und blockiertem Fahrzeug so lange erhöht, bis die Drehzahl der Verbrennungskraftmaschine bis zur Grenzdrehzahl für Drehzahldrückung abgefallen ist, d. h. die maximal mögliche Drehzahl drückung erreicht ist.

Bei der erfindungsgemäßen Steuer- und Regeleinrichtung für ein an sich bekanntes hydrostatisches Getriebe, welches eine durch eine Verbren nungskraftmaschine angetriebene Verstellpumpe mit Servosystem, einen Hydromotor, welche über Arbeitsleitungen miteinander verbunden sind, und eine Steuerelektronik aufweist, deren Ausgangsstrom mindestens ein Proportionaldruckminderventil zur Steuerung des auf die Verstellpumpe wirkenden Servosystems und damit eines Druckes in den Arbeitsleitungen steuert, sind Sensoren zur Drehzahlermittlung von Verbrennungskraftma schine und/oder Hydromotor und/oder zur Druckermittlung in den Arbeitsleitungen vorgesehen. Die erfindungsgemäße Steuer- und Regel einrichtung weist eine Diagnosevorrichtung auf, welche zum Set-Up von Fahrregimedaten in der Steuerelektronik eingesetzt ist, wobei mittels der Steuerelektronik der Ausgangsstrom für das Proportionaldruckminderventil, welcher den von den Sensoren ermittelten Werten entspricht, so steuer bar ist, daß auf der Basis der Fahrregimedaten und des Ausgangsstromes eine Stromkennlinie erzeugbar ist, welche die Fahreigenschaften des Fahr zeuges zuverlässig und optimal reproduziert.

Vorzugsweise ist der Sensor zur Druckermittlung über ein Wechselventil mit den Arbeitsleitungen verbunden. Bei einem bevorzugten Ausführungs beispiel kann als Diagnosegerät ein PC oder ein Laptop eingesetzt werden.

Weitere Vorteile und Anwendungsmöglichkeiten der Erfindung werden nun anhand der beigefügten Zeichnungen detailliert erläutert.

In den Zeichnungen zeigen:

Fig. 1 zeigt ein erstes Ausführungsbeispiel einer Steuer- und Regel einrichtung gemäß der Erfindung mit einer Steuerelektronik und einem Drehzahlsensor für die Verbrennungskraftmaschine;

Fig. 2 ein zweites Ausführungsbeispiel, welches zusätzlich zu dem in

Fig. 1 dargestellten Ausführungsbeispiel einen Drucksensor für die Arbeitsleitungen und ein Diagnosegerät aufweist;

Fig. 3 ein weiteres Ausführungsbeispiel gemäß der Erfindung, was gegenüber dem Ausführungsbeispiel von Fig. 2 zusätzlich einen Drehzahlsensor am Ausgang des Hydromotors aufweist; und

Fig. 4 den Ablauf des Set-Up′s für die Einstellung der Hochdrücke,

Fig. 5 den Ablauf des Set-Up′s für die Einstellung der Drehzahldrüc kung des Dieselmotors;

Fig. 6 eine Stromkennlinie, wie sie in einer Steuerelektronik ermittelt wird.

Fig. 1 zeigt ein Steuer- und Regelsystem gemäß der Erfindung, welches mit einer Steuerelektronik 14 versehen ist, welche der Realisierung des erfindungsgemäßen Verfahrens dient. Derartige Systeme werden als Fahrzeugantrieb für Radlader, Gabelstapler, Forstfahrzeuge usw. einge setzt. Die Verstellpumpe 2 wird durch eine Verbrennungskraftmaschine 1 angetrieben und ist im geschlossenen Kreislauf über die Arbeitsleitun gen A und B mit dem Hydraulikmotor 11 verbunden. Die Verstellpumpe 2 ist mit einer Füllpumpe 3 integriert. Die Füllpumpe dient zur Einspei sung über die Einspeiseventile 5, 6 in den geschlossenen Hydraulikkreis sowie zur Versorgung der Proportionaldruckminderventile 7, 8, welche ein Servosystem 9 der Verstellpumpe 2 ansteuern. Ein zur Messung der Drehzahl der Verbrennungskraftmaschine 1 vorgesehener Drehzahlsensor 10 erzeugt ein Drehzahlsignal, welches an eine Steuerelektronik 14 geht Die Steuerelektronik 14 ist zusätzlich mit einem Fahrtrichtungsschalter 15 sowie gegebenenfalls mit einem Inch-Sensor verbunden.

Bei vorgewählter Fahrtrichtung gibt die Steuerelektronik 14 einen geregel ten drehzahlabhängigen Ausgangsstrom an das entsprechende Proportio naldruckminderventil 7 oder 8. Dieses erzeugt einen stromproportionalen Steuerdruck, der mit einer Servoseite des Servosystems 9 in Verbindung steht. Mit zunehmendem Druck beginnt das Servosystem 9, die Verstell pumpe 2 auszuschwenken. Der sich einstellende Schwenkwinkel ist ab hängig von der Federrate der Feder im Servosystem 9 sowie von den pumpeninternen Kräften, die von den Axialkolben des Triebwerks auf das Servosystem 9 wirken. Diese Kräfte sind hochdruckabhängig und dreh zahlabhängig. Für die Optimierung des hydrostatischen Getriebes ist eine gute Anpassung des Ausgangsstromes, d. h. des Steuerdruckes, welche in Abhängigkeit von der Drehzahl der Verbrennungskraftmaschine vorge nommen werden muß, an die jeweiligen Fahrregime sowie geeignete Maßnahmen zur Optimierung von internen Kräften im Zusammenwirken mit den Federkräften wichtig. Diese Auslegung wird in der Regel durch den Hersteller der Verstellpumpen vorgenommen. Auf Basis dieser pumpeninternen Grundauslegung wird mit Hilfe der Steuerelektronik 14 eine Stromkennlinie ausgelegt, welche das gewünschte Fahrverhalten des Fahrzeuges ergibt.

Eine solche Abhängigkeit des Ausgangsstromes der Steuerelektronik 14 von der Drehzahl der Verbrennungskraftmaschine ist in Fig. 6 dargestellt. Dabei ist ein möglicher Kurvenverlauf gezeigt, um die charakteristischen Fahrzeugkenndaten, wie z. B. Zugkraft und Geschwindigkeit des Fahr zeuges, zu realisieren. Bei einer Serienanwendung ist die Benutzung einer Grundkennlinie, d. h. einer einzigen Hauptstromkennlinie, jedoch nicht ausreichend, um ein prozeßsicheres Fahrverhalten zu erzielen. Bedingt durch Toleranzen der pumpeninternen Kräfte, der Federkräfte und der Ventilkennlinie der Proportionaldruckminderventile 7 und 8 ist es erfor derlich, Anpassungen der drehzahlabhängigen Stromkennlinie vorzuneh men. Dazu sind solche Kennwerte, die zur Berechnung der Stromkenn linie verwendet werden, anzupassen. In der Regel ist der Ausgangsstrom von der Steuerelektronik 14 anzupassen, um eine präzise Anfahrdrehzahl zu erreichen. Gegebenenfalls sind zusätzliche Anpassungen des Ausgangs stromes, bei der der maximale Systemdruck erreicht wird, sowie des Stromes erforderlich, der eine Grenzdrehzahl für Drehzahldrückung der Verbrennungskraftmaschine beeinflußt. Dieses hängt von den jeweiligen Anforderungsprofilen der Kunden bzw. auch von den Fahrzeugtypen ab.

Ein weiteres Ausführungsbeispiel für eine Steuer- und Regeleinrichtung zur Inbetriebnahme eines Fahrzeuges mit einem elektronisch gesteuerten automotiven hydrostatischen Getriebe ist in Fig. 2 dargestellt. Bei diesem Ausführungsbeispiel wird die Anpassung durch die Verwendung eines Drucksensors 18 ermöglicht, welcher mittels eines Wechselventils 19 mit den Arbeitsleitungen A und B verbunden ist. Die Anpassung des An fahrens wird bei festgebremstem Fahrzeug durchgeführt. Dazu befindet sich die Steuerelektronik 14 im sogenannten Set-Up-Modus. Durch ein mit der Steuerelektronik 14 in Verbindung stehendes Diagnosegerät 17 wird das Programm zum Durchführen des Set-Up-Modus gestartet. Der Ablauf des Set-Up-Modus ist in Fig. 4 dargestellt. Als Diagnosegerät 17 kann auch ein PC bzw. ein Laptop eingesetzt werden. Nachdem der Fahrer die gewünschte Anfahrdrehzahl eingestellt hat, wird durch das in der Steuerelektronik 14 enthaltene Programm der Ausgangsstrom zu den Proportionaldruckminderventilen 7, 8 so lange erhöht, bis durch den Drucksensor 18 in der entsprechenden Arbeitsleitung A bzw. B ein bestimmter Druck angezeigt wird. Ein üblicher Druck, bei dem sich ein Fahrzeug in der Ebene in Bewegung setzt, d. h. anfahrt, liegt z. B. im Bereich von 50 bar. Diese Prozedur läßt sich für Vorwärtsfahrt sowie auch für Rückwärtsfahrt sowie für die Drehzahl, bei der der maximale Hochdruck erreicht werden soll, in gleicher Weise durchführen.

Um die Grenzdrehzahl für Drehzahldrückung einzustellen, gibt der Fahrer bei ebenfalls blockiertem Fahrzeug Vollgas. Die Verbrennungs kraftmaschine 1 dreht nun im Leerlauf mit hoher Drehzahl. Bei Erhö hung des Ausgangsstromes zu den Proportionaldruckminderventilen 7, 8 schwenkt die Verstellpumpe 2 mehr und mehr aus und erhöht gleichzei tig den Systemdruck bis zum maximalen Druck. Bei weiterer Erhöhung steigt die Fördermenge bei maximalem Hochdruck über die Druckbegren zungsventile 4, 13. Infolge maximalen Druckes und steigendem Schwenk winkel erhöht sich das Drehmoment der Verstellpumpe 2, und die Drehzahl der Verbrennungskraftmaschine 1 reduziert sich. Der Ausgangs strom zu dem Proportionaldruckminderventil 7 bzw. 8 wird nun so lange erhöht, bis mittels des Drehzahlsensors 10 die gewünschte Grenzdrehzahl für Drehzahldrückung der Verbrennungskraftmaschine erkannt bzw. erreicht wird. Die Steuerelektronik 14 speichert die Werte für den Ausgangsstrom für die beiden Proportionaldruckminderventile 7, 8, und zwar entsprechend für die beiden Fahrtrichtungen des Fahrzeuges. Der Ablauf des Set-Up-Modus für diesen Fall der Einstellung der Drehzahl drückung ist in Fig. 5 dargestellt.

Die so gewonnenen Stromkennwerte werden in der Steuerelektronik 14 genutzt, um eine Stromkennlinie zu berechnen, um ein gewünschtes Vorwärts- sowie Rückwärtsfahrverhalten sowie von Fahrzeug zu Fahrzeug reproduzierbare Fahreigenschaften zu erreichen. Eine derartige Strom kennlinie ist in Fig. 6 dargestellt.

Ein weiteres Ausführungsbeispiel ist in Fig. 3 dargestellt. Zusätzlich zu dem gemäß Fig. 2 dargestellten Ausführungsbeispiel ist bei dem in Fig. 3 dargestellten Ausführungsbeispiel am Hydromotor 11 ein weiterer Drehzahlsensor 20 zur Erfassung der Ausgangsdrehzahl gezeigt. Dieser Drehzahlsensor 20 kann ebenso für das automatische Erkennen der Anfahrdrehzahl und somit zur Gewinnung der Werte für den Anfahr strom genutzt werden. Dieser Einleseprozeß in die Steuerelektronik 14 läuft ähnlich wie der obenbeschriebene ab; hierbei ist lediglich anstelle des Drucksensors 18 der Drehzahlsensor 20 eingesetzt. Bei diesem Ein lesen wird das Fahrzeug nicht blockiert, sondern gelangt in den Fahr zustand. Das Anfahren wird somit von der Steuerelektronik 14 ent sprechend dem Signal von dem Drehzahlsensor 20 erkannt.

Wenn die für die Inbetriebnahmeprozedur bzw. für die Steuer- und Regeleinrichtung eingesetzten Sensoren im Fahrzeug verbleiben, lassen sich die Kennwerte für z. B. Anfahren und Erreichen des maximalen Hochdruckes im Betrieb des Fahrzeuges während der ersten Fahrten automatisch generieren. Somit kann die Steuerelektronik 14 ihre Kenn werte von allein ohne eine spezielle Set-Up-Prozedur ermitteln und das System optimieren.

Claims

1. Verfahren zur Inbetriebnahme eines Fahrzeuges mit einem elek tronisch gesteuerten automotivem hydrostatischem Getriebe, beste hend aus einer durch eine Verbrennungskraftmaschine (1) angetriebe nen Verstellpumpe (29) mit Servosystem (9), aus einem Hydromotor (11) und einer Steuerelektronik (14), bei welchem ein Ausgangsstrom der Steuerelektronik (14) mittels mindestens eines Proportionaldruck minderventils (7, 8) zur Erzeugung eines auf das Servosystem (9) der Verstellpumpe (2) wirkenden Steuerdruckes verwendet wird, gekennzeichnet durch

a) Festlegen eines Grenzwertes eines Fahrregimes des Fahrzeuges;
b) Erfassen, Digitalisieren und Einlesen von mindestens einem aktuellen Betriebsparameter des Getriebes in die Steuerelek tronik (14);
c) Ermitteln und Speichern mindestens eines dem Wert des Fahr regimes des Getriebes entsprechenden Kennwertes des Ausgangs stromes der Steuerelektronik (14) zu dem mindestens einen Proportionaldruckminderventil (7, 8); und
d) Berechnen einer Stromkennlinie auf der Basis des Wertes des Ausgangsstromes zur Erzielung von reproduzierbaren Fahreigen schaften.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kenn werte für das Fahrregime während der ersten Fahrten nach der Inbetriebnahme generiert werden und die Steuerelektronik (14) damit eine optimale Stromkennlinie ermittelt.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Fahrregime das Anfahren umfaßt.

4. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Fahrregime das Erreichen des maximalen Hochdruckes umfaßt.

5. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Fahrregime das Erreichen einer Grenzdrehzahl für Drehzahldrückung umfaßt.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeich net, daß als Betriebsparameter die Ausgangsdrehzahl des Verbren nungsmotors (1) verwendet wird.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeich net, daß als Betriebsparameter die Ausgangsdrehzahl des Hydromo tors (11) verwendet wird.

8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeich net, daß als Betriebsparameter der Hochdruck in die Verstellpumpe (2) und den Hydromotor (11) verbindenden Arbeitsleitungen (A, B) verwendet wird.

9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3 und 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß bei konstanter Verbrennungsmotordrehzahl der Ausgangsstrom zum Proportionaldruckminderventil (7, 8) so lange erhöht wird, bis der Hochdruck in den Arbeitsleitungen (A, B) oder die Drehzahl am Hydromotor (11) ausreicht, und das Fahrzeug sich mit seiner Anfahrdrehzahl in Bewegung setzt.

10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1, 2 und 5 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß bei maximaler Gaspedalposition und blockiertem Fahrzeug der Ausgangsstrom zum Proportionaldruckminderventil (7, 8) so lange erhöht wird, bis die Drehzahl der Verbrennungskraftma schine bis zur Grenzdrehzahl für Drehzahldrückung abfällt.

11. Steuer- und Regeleinrichtung zur Inbetriebnahme eines Fahrzeuges mit einem elektronisch gesteuerten automotivem hydrostatischem Getriebe, welches eine durch eine Verbrennungskraftmaschine (1) angetriebene Verstellpumpe (2) mit Servosystem (9), einen Hydromo tor (11), welche über Arbeitsleitungen (A, B) verbunden sind, und eine Steuerelektronik (14) aufweist, deren Ausgangsstrom mindestens ein Proportionaldruckminderventil (7, 8) zur Steuerung des auf die Verstellpumpe (2) wirkenden Servosystems (9) und damit eines Druckes in den Arbeitsleitungen (A, B) steuert, wobei Sensoren (10, 18, 20) zur Drehzahlermittlung von Verbrennungskraftmaschine (1) und/oder Hydromotor (11) und/oder Druckermittlung in den Arbeits leitungen (A, B) vorgesehen sind, dadurch gekennzeichnet, daß
eine Diagnosevorrichtung (17) zum Set-Up von Fahrregimedaten in der Steuerelektronik (14) vorgesehen ist; und
mittels der Steuerelektronik (14) der Ausgangsstrom für das Propor tionaldruckminderventil (7, 8), welcher den von den Sensoren (10, 18, 20) ermittelten Werten entspricht, so steuerbar ist, daß mittels der Fahrregimedaten und des Ausgangsstromes eine Fahreigenschaften reproduzierende Stromkennlinie erzeugbar ist.

12. Steuer- und Regelsystem nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Sensor (20) zur Druckermittlung über ein Wechselventil (19) mit den Arbeitsleitungen (A, B) verbunden ist.

13. Steuer- und Regeleinrichtung nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, daß als Diagnosegerät (17) ein PC einsetzbar ist.

14. Steuer- und Regeleinrichtung nach einem der Ansprüche 11 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß der Ausgangsstrom von der Steuerelek tronik (14) bis zum Erreichen der Grenzwerte der jeweiligen Fahr regimedaten erhöhbar ist, wobei der dem jeweiligen Grenzwert entsprechende Ausgangsstrom an die Stromkennlinie angepaßt ist.