DE19545588A1

DE19545588A1 - Verfahren zur Temperaturkontrolle

Info

Publication number: DE19545588A1
Application number: DE1995145588
Authority: DE
Inventors: Ralf Dreibholz; Kai Staiger
Original assignee: ZF Friedrichshafen AG
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 1995-12-07
Filing date: 1995-12-07
Publication date: 1997-06-12

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Temperatur kontrolle mit einem Steuer- und Regelkreis, insbesondere für ein Getriebe, einen Motor oder eine sonstige Maschinen einheit, und mit einer Temperaturmeßsensorik.

Zum ordnungsgemäßen Betrieb von Getrieben, Motoren oder sonstigen Maschineneinheiten ist oft die Kenntnis der Temperatur der Maschineneinheit notwendig. Insbesondere bei Getrieben ist die Ermittlung der aktuellen Betriebstempera tur von großer Bedeutung, da die Dauer der Schaltvorgänge von der jeweiligen Betriebstemperatur abhängt, d. h. daß die Schaltvorgänge bei niedrigerer Temperatur langsamer ablaufen als bei höheren Temperaturen, und die Steuerungs zeiten der Temperatur des Öles in der Getriebesteuerung angepaßt sein sollen.

Bei den aus dem Stand der Technik bekannten Verfahren zur Temperaturkontrolle wird die jeweilige Betriebstempera tur einer Maschineneinheit, wie z. B. des Getriebes, durch eine Meßsensorik erfaßt, und mittels eines Steuer- und Re gelkreises mit geeigneten Regelgliedern wird die Schaltge schwindigkeit der jeweiligen Getriebetemperatur angepaßt.

Problematisch bei den herkömmlichen Verfahren zur Tem peraturkontrolle ist jedoch ein eventuelles Ausfallen der Temperaturerfassungseinrichtung. In diesem Falle wird bei dem bekannten Verfahren zur Temperaturkontrolle über den Steuer- und Regelkreis ein Temperaturnotprogramm aktiviert, das für die weiteren Schaltungsvorgänge eine Ersatztempera tur vorgibt.

Häufig wird bei bekannten Verfahren zur Temperaturkon trolle diese Ersatztemperatur der Maschineneinheit für eine bestimmte Zeit nach dem Einschalten der Maschineneinheit als "kalt" angenommen, d. h. die Schaltvorgänge laufen zeitlich so ab, als würde die Maschineneinheit beim Ausfal len des Temperaturerfassungssystems erst gestartet werden. Nach einer bestimmten Zeit wird die Ersatztemperatur für eine "warme" Maschineneinheit angesetzt, woraufhin die Schaltvorgänge so wie bei Maschineneinheiten, die bereits ihre volle Betriebstemperatur erreicht haben, ablaufen.

Eine derartige Temperaturkontrolle hat unter anderem den Nachteil, daß bei einem kurzfristigen Abschalten einer Maschineneinheit mit hoher Betriebstemperatur und anschlie ßendem Neustart dieser Maschineneinheit eine Ersatztempera tur angenommen wird, die von einem "kalten" Maschinenzu stand ausgeht, obwohl die Maschineneinheit noch warm ist. Als Folge ergeben sich z. B. bei Getrieben schlechte Schaltqualitäten, da das Getriebe, ausgehend von einer falschen Öltemperatur, für den Betriebszustand unangemessen schaltet.

Aus der Praxis ist es auch bekannt, beispielsweise beim Ausfall der Messung der Getriebetemperatur, bei einem Pkw die Motortemperatur zum Zeitpunkt des Ausfalles als Ersatztemperatur zur Regulierung der Schaltgeschwindigkeit heranzuziehen.

Aufgrund der dabei bestehenden Temperaturdifferenz ergeben sich jedoch auch dabei nur mangelhafte Schaltquali täten. Da die Schaltvorgänge bei niedrigen Temperaturen langsamer ablaufen als bei höheren Temperaturen, kann ein zu hoch angenommener Temperaturwert unkomfortable Schaltun gen bewirken, da die Drücke im Getriebe temperaturabhängig eingestellt werden und so beispielsweise die Füllphase bei einer Schaltung noch nicht ganz abgeschlossen ist. Da häu fig zur Steuerung der Druckhysterese eine temperaturabhän gige Chopperfrequenz in der Getriebesteuerung integriert ist, bewirkt z. B. eine zu hoch angenommene Temperatur eine zu hohe Chopperfrequenz, was sich wiederum ungünstig auf die Druckhysterese auswirkt. Bei fälschlicherweise angenom mener niedriger Temperatur dauern die Befüllungsphase und die Lastübernahme bei einem Getriebe zu lange. Zudem wirkt sich eine zu niedrige Chopperfrequenz ebenfalls ungünstig auf die Druckhysterese aus.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, ein Verfahren zur Temperaturkontrolle der eingangs erwähnten Art zu schaffen, das bei einem Ausfall der Temperaturmeßsensorik für weitere Betriebsvorgänge eine Ersatztemperatur zugrunde legt, wel che auf dem aktuellen Zustand der entsprechenden Maschinen einheit basiert und somit bis zu einer Reaktivierung der Temperaturmeßsensorik den realen Bedingungen angepaßte Be triebsvorgänge, wie beispielsweise Schaltvorgänge, gewähr leistet.

Diese Aufgabe wird durch ein, auch die kennzeichnenden Merkmale des Hauptanspruches aufweisendes, gattungsgemäßes Verfahren gelöst.

Der wesentliche Vorteil besteht darin, daß das Be triebsverhalten einer Maschineneinheit durch das erfin dungsgemäße Temperaturkontrollverfahren, bei dem der Aus fall der Temperaturmeßsensorik durch das Abweichen der für einen Betriebszustand erfaßten Zustandswerte von einem vor definierten Temperaturbereich erkannt wird, und woraufhin durch Vergleich mit zuvor erfaßten Betriebsdaten eine we nigstens annähernde Ersatztemperatur ermittelt wird, welche so lange eine Betriebsgröße, z. B. zur Getriebesteuerung, darstellt, bis die Meßsensorik wieder zulässige Temperatur werte an die Steuer- und Regeleinrichtung übermittelt, er heblich verbessert wird.

Vorteilhafterweise können durch eine Ersatztemperatur, die auf zuvor ermittelten Betriebsdaten basiert, beispiels weise bei Getriebeschaltungen Fehlschaltungen verhindert werden, wodurch die entsprechende Maschineneinheit geschont wird und die Betriebssicherheit insbesondere bei sicher heitsrelevanten Maschinen, wie z. B. Baumaschinengetriebe, wesentlich erhöht wird.

Des weiteren kann durch das erfindungsgemäße Verfahren vorteilhafterweise eine in der Getriebesteuerung integrier te, temperaturabhängige Chopperfrequenz so gesteuert wer den, daß eine den tatsächlichen Betriebsbedingungen ange paßte Druckhysterese erreicht wird.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen des erfindungs gemäßen Verfahrens ergeben sich aus den Unteransprüchen und dem nachfolgend anhand der Figuren beschriebenen Ausfüh rungsbeispiel.

Es zeigt:

Fig. 1 ein Ablaufdiagramm eines Algorithmus zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfah rens;

Fig. 2 ein Diagramm einer Aufheizkurve einer Maschineneinheit zur Ermittlung einer Er satztemperatur nach dem erfindungsgemäßen Verfahren und

Fig. 3 ein Diagramm einer Abkühlkurve einer Maschi neneinheit zur Ermittlung einer Ersatztempe ratur nach dem erfindungsgemäßen Verfahren.

Bezug nehmend auf die Fig. 1 bis 3 ist ein Verfahren zur Temperaturkontrolle, das einen Ausfall einer Tempera turmeßsensorik berücksichtigt, prinzipmäßig dargestellt.

Wie aus dem Algorithmus in Fig. 1 ersichtlich ist, wird in einer Maschineneinheit, welche in diesem Ausfüh rungsbeispiel ein Getriebe darstellt, zunächst die aktuelle Temperatur des Öles von einer Temperaturmeßsensorik 1 er faßt und von dieser an ein Regelglied S1 übermittelt. An hand der erfaßten Signale vergleicht das Regelglied S1 die von der Temperaturmeßsensorik erfaßten Temperaturwerte mit einem für einen Betriebszustand vordefinierten Temperatur wertebereich und wertet somit die von der Meßsensorik 1 erfaßten Temperaturwerte im Hinblick auf ein Abweichen von dem vordefinierten Auswertebereich aus. Befindet sich ein von der Meßsensorik 1 übermittelter Wert innerhalb des zu lässigen Temperaturbereiches, wird in einem weiteren Schritt S11 festgestellt, daß die Temperaturmeßsensorik 1 normal arbeitet, und somit keine Ersatztemperatur ermittelt werden muß. Der erfaßte Wert kann daher an eine Steuerein heit, wie beispielsweise eine Getriebesteuerung 2, weiter gegeben werden.

Wird der vordefinierte Auswertebereich von einem auf genommenen Temperaturwert unter- oder überschritten bzw. wird kein Signal an das Regelglied S1 ausgegeben, wird ein Ausfall der Temperaturmeßsensorik angenommen. In diesem Fall übermittelt das Regelglied S1 den abweichenden Tempe raturwert an einen Fehlerspeicher 3, wodurch bei einer spä teren Inspektion ersichtlich wird, daß unzulässige Tempera turen auftraten. Des weiteren aktiviert das Regelglied S1 ein Kontrollglied S2, das durch Vergleich mit zuvor erfaß ten Betriebsdaten eine Ersatztemperatur C ermittelt, die so lange eine Betriebsgröße für die Getriebesteuerung 2 dar stellt, bis das Regelglied S1 wieder einen Temperaturwert von der Meßsensorik 1 aufnimmt, der mit dem vordefinierten Temperaturbereich übereinstimmt.

Zunächst startet das Kontrollglied S2 eine von der Zeit und einer weiteren Betriebsgröße, wie etwa der Motor drehzahl, abhängige Unterscheidungsfunktion, durch welche festgestellt wird, ob das Getriebe vor Eintritt der Fehler meldung bereits im Betrieb war oder gerade gestartet wird. Stellt das Kontrollglied S2 beispielsweise anhand der Mo tordrehzahl und/oder der vergangenen Zeit seit dem letzten Start oder Stopp der Maschine fest, daß das Getriebe vor Eintreten der Fehlermeldung bereits in Betrieb war, wird anhand einer zeitabhängigen Aufheizkurve, wie sie in Fig. 2 dargestellt ist, eine Ersatztemperatur C ermittelt. Diese Aufheizkurve stellt den aus dem vorhergehenden Betrieb em pirisch ermittelten Verlauf der Temperatur über der Zeit dar. Auf der Abszisse ist dabei die Laufzeit der Maschinen einheit mit einem Startwert t = 0 und zwei vorgegebenen Zeitwerten t1 und t2 seit dem letzten Start der Einheit aufgetragen. Die Kurve des Diagrammes gibt die für die ent sprechende Laufzeit seit dem letzten Start der Einheit zu gehörige Betriebstemperatur an.

Zunächst wird in einem Schritt S3 geprüft, ob die tat sächliche Laufzeit geringer ist als eine relativ kurze, vorgegebene Laufzeit t1 seit dem letzten Start. Ist dies der Fall, wird in einem Schritt S31 die Minimaltempera tur C2 der Aufheizkurve als Ersatztemperatur C an die Ge triebesteuerung 2 weitergegeben. Ist die tatsächliche Lauf zeit seit dem letzten Start größer als der vorgegebene Zeitwert t1, so wird in einem weiteren Schritt S4 geprüft, ob die Laufzeit zwischen dem vorgegebenen Zeitwert t1 und einem weiteren vorgegebenen Zeitwert t2, der das Ende des Aufheizvorganges markiert, liegt. Befindet sich die Lauf zeit t zwischen den vorgegebenen Zeitwerten t1 und t2, so wird in einem weiteren Schritt S41 die Ersatztemperatur C gemäß der in Fig. 2 dargestellten Aufheizkurve ermittelt. Ist das Prüfergebnis der Unterscheidungsfunktion des Schrittes S4 wiederum negativ, so wird in einem Schritt S5 angenommen, daß die Laufzeit größer ist als der vorgegebene Zeitwert t2, weshalb in einem folgenden Schritt S51 die Maximaltemperatur C1 der Aufheizkurve als Ersatztemperatur C an die Getriebesteuerung 2 übermittelt wird.

Wird von der Getriebesteuerung 2 eine Ersatztempera tur C aufgenommen, so werden für einen festgelegten Zeit raum Schaltungsvorgänge von der nächsten Schaltung an un terdrückt, beispielsweise indem keine Wandlerüberbrückungs kupplung betätigt wird, um die Funktion des Drehmomentwand lers außer Kraft zu setzen und dadurch eventuell unangepaß te Schaltungen zu verhindern.

Nach Ablauf der vorbestimmten Zeit t2 wird von einer für das Getriebe nach längerer Laufzeit normalen Betriebs temperatur ausgegangen, und mit einer Ersatztemperatur, die der Maximaltemperatur C1 der Aufheizkurve entspricht, kön nen Schaltvorgänge wie im Normalbetrieb vorgenommen werden.

Bei einer Feststellung des Kontrollgliedes S2, daß die Maschineneinheit vor Eintreten der Fehlermeldung gerade gestartet wurde, wird eine Funktion zur Ermittlung einer Ersatztemperatur C bzw. C* beim Neustart der Maschinenein heit gestartet.

Während beim Ausfall der Temperaturmeßsensorik im Be trieb zur Ermittlung der Ersatztemperatur C eine Aufheiz kurve, wie in Fig. 2 dargestellt, herangezogen wird, wird bei einem Neustart des Getriebes der Zeitwert t bei Eintre ten des fehlerhaften Temperaturwertes mit vordefinierten Zeitwerten t3 und t4 auf einer empirisch aus dem vorherge henden Betrieb ermittelten Abkühlkurve, wie sie in Fig. 3 dargestellt ist, verglichen. Dadurch kann der zuletzt er mittelte korrekte Temperaturwert der Abkühlkurve bestimmt werden. Hierzu wird, wie zuvor bei der Aufheizkurve be schrieben, von der vergangenen Zeit seit dem letzten Stopp der Getriebeeinheit ausgegangen. Entscheidend für die Ab kühlkurve, auf deren Abszisse ebenfalls die Temperatur über die laufende Zeit t aufgetragen ist, ist die Maximaltempe ratur der Abkühlkurve C3, die den Beginn des Abkühlvorgan ges markiert. Ab diesem Zeitpunkt fällt die Temperaturkurve mit zunehmendem Stillstand des Getriebes exponentiell ab.

Wird in einem Schritt S6 festgestellt, daß die tat sächliche Laufzeit der Maschineneinheit kürzer ist als der für einen Zeitpunkt kurz nach dem Stopp der Einheit be stimmte Zeitwert t3, wird im folgenden Schritt S61 die Ma ximaltemperatur C3 der Abkühlkurve als Ersatztemperatur C* angenommen und als Betriebstemperatur von der Getriebe steuerung 2 übernommen, wobei die Bezeichnung "C*" für eine nach der Abkühlkurve ermittelte Ersatztemperatur steht, während "C" eine nach der Aufheizkurve ermittelte Ersatz temperatur darstellt. Ist die seit dem letzten Stopp ver gangene Zeit t größer als der vorgegebene Zeitwert t3 und dennoch kleiner als ein ebenfalls vorgegebener Zeitwert t4, der das Ende des Abkühlvorganges angibt, so wird in einem weiteren Schritt S71 die Ersatztemperatur C* gemäß der Ab kühlkurve nach Fig. 3 bestimmt. In einem Schritt S72 wird mit diesem Temperaturwert C in der Aufheizkurve nach Fig. 2 ein dazugehöriger Zeitwert t ermittelt, der einen Zeitzu schlag darstellt, welcher zu der Laufzeit T addiert wird. Damit erhält man als Summe den Zeitwert t′, wie aus dem Schritt S73 in Fig. 1 ersichtlich ist. Wenn durch die nach folgende Unterscheidungsfunktion S74 festgestellt wird, daß der Zeitwert t′ kleiner ist als der vorgegebene Zeitwert t1 in der Aufheizkurve, wird die Minimaltemperatur C2 der Auf heizkurve im Schritt S75 als Ersatztemperatur C an die Ge triebesteuerung 2 weitergegeben. Ist im Schritt S74 die Antwort auf die Unterscheidungsfunktion "nein", wird im Schritt S76 geprüft, ob der Zeitwert t′ zwischen den vor gegebenen Zeitwerten t1 und t2 der Aufheizkurve liegt. Wird dies bejaht, wird die Ersatztemperatur C im Schritt S77 aus der Aufheizkurve zum entsprechenden Zeitwert t, ermittelt und an die Getriebesteuerung 2 geliefert. Ist die Antwort der Unterscheidungsfunktion in S76 wieder "nein", dann wird in einem folgenden Schritt S78 festgestellt, daß der Zeit wert t′ größer ist als der vordefinierte Zeitwert t2 der Aufheizkurve, und die an die Getriebesteuerung 2 weiterge gebene Ersatztemperatur C wird folglich als Maximaltempera tur der Aufheizkurve C1 angenommen (Schritt S79).

Wenn die Unterscheidungsfunktion im Schritt S7 ergibt, daß der Zeitwert t seit dem letzten Stopp der Einheit auch nicht zwischen den vorgegebenen Zeitwerten t3 und t4 der Abkühlkurve liegt, wird im Schritt S8 der Zeitwert t größer als t4 angenommen und die Ersatztemperatur C4 als Minimal temperatur der Abkühlkurve von der Getriebesteuerung 2 übernommen.

Ergänzend zu dem im Algorithmus von Fig. 1 dargestell ten Flußdiagramm des erfindungsgemäßen Verfahrens kann die Ersatztemperatur C durch eine Berücksichtigung der Außen temperatur in der Aufheiz- bzw. Abkühlkurve noch genauer korrigiert werden.

Bezugszeichenliste

1 Temperaturmeßsensorik
2 Getriebesteuerung
3 Fehlerspeicher

Claims

1. Verfahren zur Temperaturkontrolle mit einem Steuer- und Regelkreis, insbesondere für ein Getriebe, einen Motor oder eine sonstige Maschineneinheit, und mit einer Tempera turmeßsensorik (1), dadurch gekennzeichnet, daß in dem Steuer- und Regelkreis ein Regelglied (S1) an geordnet ist, das die von der Temperaturmeßsensorik (1) erfaßten Zustandswerte auswertet und bei einem Abweichen der Zustandswerte von einem für einen Betriebszustand defi nierten Temperaturbereich ein in dem Regelkreis angeordne tes Kontrollglied (S2) aktiviert, das wenigstens annähernd eine Ersatztemperatur (C) bzw. (C*) durch Vergleich mit zuvor erfaßten Betriebsdaten ermittelt, welche so lange eine Betriebsgröße zur Getriebesteuerung (2) darstellt, bis ein von der Temperaturmeßsensorik (1) ermittelter Tempera turwert mit dem vordefinierten Temperaturbereich wieder übereinstimmt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekenn zeichnet, daß das Kontrollglied (S2) bei einer Abweichung eines gemessenen Temperaturwertes vom für den Betriebszustand vordefinierten Temperaturbereich eine von der Zeit und einer weiteren Betriebsgröße abhängige Unter scheidungsfunktion aufweist, zur Feststellung, ob das Ge triebe vor Eintritt der Fehlermeldung bereits in Betrieb war oder gerade gestartet wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch ge kennzeichnet, daß das Kontrollglied (S2) nach Feststellung, daß das Getriebe vor Eintreten der Fehlermel dung bereits in Betrieb war, eine Ersatztemperatur (C) der art ermittelt, daß es den Zeitwert (t) bei Eintreten des fehlerhaften Temperaturwertes mit vordefinierten Zeitwer ten (t1) und (t2) auf einer empirisch ermittelten Aufheiz kurve vergleicht, und,
falls der Wert (t) kleiner ist als der erste vorbestimmte Wert (t1) und der zweite vorbestimmte Wert (t2), eine Mini maltemperatur (C2) der Aufheizkurve als Ersatztemperatur (C) übernimmt,
falls der Wert (t) größer als der Wert (t1) und kleiner als der Wert (t2) ist, eine Ersatztemperatur (C) über der Auf heizkurve ermittelt, und,
falls der Wert (t) größer ist als der Wert (t1) und der Wert (t2), eine Maximaltemperatur (C1) der Aufheizkurve als Ersatztemperatur (C) übernimmt.

4. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch ge kennzeichnet, daß das Kontrollglied (S2) nach Feststellung, daß das Getriebe vor Eintreten der Fehlermel dung gerade gestartet wird, eine Ersatztemperatur (C bzw. C*) derart ermittelt, daß es den Zeitwert (t) bei Eintreten des fehlerhaften Temperaturwertes mit vordefinierten Zeit werten (t3 und t4) auf einer empirisch ermittelten Abkühl kurve vergleicht und, falls der Wert (t) kleiner ist als der erste vorbestimmte Wert (t3) und der zweite vorbestimm te Wert (t4), eine Maximaltemperatur (C3) der Abkühlkurve als Ersatztemperatur (C*) übernimmt,
falls der Wert (t) größer als der Wert (t3) und kleiner als der Wert (t4) ist, mit einem um einen Zeitzuschlag (t*) korrigierten Zeitwert (t′) und dem zu dem Zeitwert (t′) gehörigen Ersatztemperaturwert (C*) aus der Abkühlkurve eine Ersatztemperatur (C) aus der Aufheizkurve ermittelt, und,
falls der Wert (t) größer ist als der Wert (t3) und der Wert (t4), eine Minimaltemperatur (C4) der Abkühlkurve als Ersatztemperatur (C*) übernimmt.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Regelglied (S1) von der Temperaturmeßsensorik (1) erfaßte Zustandswerte, die von dem vordefinierten Temperaturbereich abweichen, in ei nen Fehlerspeicher (3) einträgt.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Aufheiz- bzw. Ab kühlkurve bei der Ermittlung der Ersatztemperatur (C bzw. C*) die Außentemperatur, welche ein Meßfühler erfaßt, be rücksichtigt.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Getriebesteue rung (2) bei Eingang der Ersatztemperatur (C bzw. C*) als Betriebsgröße Kupplungsschaltungen für einen definierten Zeitraum wenigstens hemmt.

8. Verfahren nach einem der Anspruch 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Getriebesteue rung (2) bei Eingang der Ersatztemperatur (C bzw. C*) als Betriebsgröße eine Chopperfrequenz in Abhängigkeit von der Ersatztemperatur steuert.