WO2018104026A2 - Verfahren zum betreiben eines pneumatischen stellsystems eines getriebes und steuergerät zur durchführung des verfahrens - Google Patents

Verfahren zum betreiben eines pneumatischen stellsystems eines getriebes und steuergerät zur durchführung des verfahrens Download PDF

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Definitions

  • the invention relates to a method for operating a pneumatic control system of a transmission. Furthermore, the invention relates to a control device, which is designed to carry out the method and a corresponding computer program product.
  • a pneumatic adjusting system has an air reservoir, which is coupled via at least one first switching valve to a positioner space of the adjusting system.
  • each shift cylinder can be supplied with air via at least one second switching valve.
  • Faulty leaks in the control system or in the gearbox can lead to the fact that the shift cylinder can not be properly operated, which may make it impossible under certain circumstances, reliably perform circuits in the transmission. Under certain circumstances, this can result in a total standstill of a vehicle comprising the transmission. It is therefore of importance to reliably detect an optionally occurring fault leakage in a pneumatic control system of a transmission in order to initiate a replacement reaction, if necessary, such as a modified circuit sequence in order to maintain the operational readiness of the vehicle.
  • the present invention based on the object to provide a novel method for operating a pneumatic control system of a transmission.
  • a novel method for detection an error leakage in the pneumatic control system of the transmission and a method for responding to an error detected in a pneumatic control system of the transmission error are proposed.
  • a corresponding control device and a computer program product for carrying out the method are to be specified.
  • a method for operating a pneumatic control system of a transmission in which the pneumatic control system has an air reservoir in which a first pressure prevails.
  • the air reservoir is coupled to a whilrraum the pneumatic control system in which a second pressure prevails.
  • the actuator chamber of the pneumatic control system is coupled via switching valves with shift cylinders of the transmission.
  • an accounting of the air mass consumed during a circuit execution in the active switching cylinders is proposed.
  • the active switching cylinder on the appropriate Switching valves supplied air mass significantly higher than the air mass sum, which is dependent on the air mass in the active switching cylinder and the air mass of a current, even in a proper operation of the control system occurring base leakage of the active switching cylinder.
  • the switching cylinder supplied air mass over a defined period of time is greater than the mass air flow. This can be closed particularly advantageous to a fault leakage in the pneumatic control system.
  • the active mass of the switching cylinders via the switching valves supplied air mass is determined depending on the mass flow through the active switching valves, the mass flow is determined via an active switching valve depending on the pressure prevailing in the whilrraum and depending on a maximum mass flow through the respective switching valve.
  • This determination of the switching masses to the switching cylinders supplied air mass is simple and reliable.
  • the target air mass is determined in the active switching cylinders for the air mass sum depending on a piston area of the respective active shift cylinder and depending on switching paths of the respective active shift cylinder. This allows a simple and reliable determination of the air mass in the switching cylinders for the air mass sum.
  • the current base leakage of the respective active shift cylinder for the air mass total is preferably determined as a function of a previous base leakage of the respective active shift cylinder.
  • the natural base leakage of the active switching cylinder which also occurs in a non-defective leakage of the pneumatic control system, can be determined easily and reliably.
  • a method for operating a pneumatic control system of a transmission in which the pneumatic adjusting system has an air reservoir in which a first pressure prevails.
  • the air reservoir is coupled to a whilrraum the pneumatic control system in which a second pressure prevails.
  • the actuator chamber of the pneumatic control system is coupled via switching valves with shift cylinders of the transmission.
  • the switching valves required for the execution of a shift in the transmission are finally activated, whereby the switching cylinders of the transmission associated with the shift valves are pressurized.
  • the method according to the invention proposes a replacement reaction in the event of a recognized fault leakage in the pneumatic control system, by means of which a gear in the transmission can be safely switched even if a fault is detected.
  • the shutdown period of the switching valves at a detected fault leakage can be, for example, 400 to 600 milliseconds.
  • control device for operating a pneumatic control system of a motor vehicle is specified in claim 9, which is used to carry out the invention. adapted to the method according to the invention.
  • the control unit can be designed for example as a transmission control unit.
  • the solution according to the invention can also be embodied as a computer program product which, when running on a processor of a control device, instructs the processor by software to carry out the associated process steps according to the invention.
  • a computer-readable medium is the subject of the invention, on which a computer program product described above is stored retrievably.
  • Fig. 1 is a block diagram of a pneumatic control system of a transmission
  • Fig. 2 is a diagram for illustrating details of the method for operating the pneumatic control system.
  • the invention relates to a method for detecting too high or incorrect leakage in a pneumatic control system of a transmission, which can lead to the fact that circuits can no longer be performed properly in the transmission. Such leakage is referred to as fault leakage. Furthermore, the invention relates to a method by which a replacement reaction is carried out at a detected fault leakage in the pneumatic control system, by means of which a gear in the transmission safely switched even with a detected fault leakage can be. Furthermore, the invention relates to a control device for carrying out the method.
  • Fig. 1 shows an example of the basic structure of a pneumatic control system 1 for a transmission, namely in Fig. 1 for a group transmission, wherein in each transmission part of the group transmission at least one pneumatically actuated shift cylinder 2, 3 is installed.
  • the switching cylinder 2 shown in Fig. 1 is a pneumatically actuated switching cylinder of a series group of the group transmission, which via two switching valves 7, 8 can be actuated.
  • the shift cylinder 3 is a pneumatically actuated shift cylinder of a main transmission of the group transmission, which is actuated via four switching valves 9, 10, 1 1, 12.
  • the shift cylinder 2 which serves to control the ballast, is associated with a position sensor 14, by means of which the positions of a control piston 16 of the shift cylinder 2 can be detected by measurement.
  • the shift cylinder 3, which serves to drive the main transmission, a position sensor 13 is associated with the aid of which the positions of a control piston 15 of the shift cylinder 3 can be detected by measurement.
  • the pneumatic adjusting system 1 of FIG. 1 comprises an air reservoir 5.
  • a first pressure namely a pressure.
  • the pneumatic actuating system 1 comprises a so-called actuator chamber 6, in which a second pressure prevails, namely a pressure p 2 .
  • the actuator chamber 6 is coupled to the air reservoir 5 via a pressure reducing valve 4.
  • the pressure reducing valve 4 By the pressure reducing valve 4, the pressure pi of the air reservoir 5 is reduced to an adjustable, constant pressure p 2 .
  • each shift cylinder 2, 3 are supplied starting from the actuator chamber 6 with compressed air, wherein each shift cylinder 2, 3 is coupled via switching valves 7, 8, 9, 10 with the actuator chamber 6.
  • each of the switching cylinders 2, 3 is coupled to the actuator chamber 6 via two switching valves 7, 8 or 9, 10.
  • Linder 2, 3 of the transmission are supplied with compressed air and in which one or more switching valves 7, 8, 9, 10 are active, a the active switching cylinders 2, 3 via the corresponding switching valves 7, 8, 9, 10 detected air mass determined. Furthermore, a mass of air mass from a required for carrying out the circuit target air mass in the active switching cylinders 2, 3 and a current base leakage of the active switching cylinder 2, 3 is determined.
  • the basic leakage is also referred to as natural leakage and always occurs in the operation of the pneumatic control system 1.
  • an accounting of the air mass consumed during a circuit execution in the pneumatic control system 1 accordingly takes place.
  • the active switching cylinder 2, 3 via the corresponding switching valves 7, 8, 9, 10 supplied air mass is significantly higher than the air mass sum of the air mass in the active switching cylinders 2, 3 and the air mass of a current base leakage of the active Shift cylinder 2, 3 is dependent.
  • an error leakage of an active switching cylinder 2, 3 is detected. Leak detection is performed separately for each of the shift cylinders 2, 3.
  • the air mass flowing via the respective active switching valve 7, 8, 9, 10 into the switching cylinder 2, 3 starting from the actuator chamber 6 results from the integration of the mass flow via the respective active switching valve 7, 8, 9, 10.
  • the required for a successful implementation of a circuit in the transmission target air mass in the respective active switching cylinder 2.3 is determined depending on a piston area of the respective active shift cylinder 2, 3 and depending on switching paths of the respective active shift cylinder 2, 3.
  • Vsoii Vi + V 2
  • V 1 A 1 * (x - 1 MIN )
  • V 2 A 2 * (l MAX - x)
  • msoii is the current target air mass of the active shift cylinder
  • V SO II is the current target volume of the active shift cylinder
  • p is the air density
  • Vi is the active volume in the first actuating direction of the actuating piston
  • V 2 is the active volume in the second actuating direction of the actuating piston
  • the active piston surface in the first actuating direction of the actuating piston wherein A 2
  • the active piston surface in the second direction of actuation of Control piston is, where x is the current piston position, where Imax is the maximum shift travel and where Un is the minimum shift travel.
  • the first actuating direction of the actuating piston can be understood to mean an actuation of the actuating piston in the direction of increasing position values.
  • the second operating direction of the actuating piston is the first actuating tion direction opposite and thus corresponds to an actuation of the actuating piston in the direction of decreasing position values.
  • V ⁇ V 2 can also be superimposed additively a dead volume of the switching cylinder.
  • the current base leakage of the respective active switching cylinder 2, 3 for the mass air mass is preferably calculated according to the following equation:
  • the air mass is m, and determines the basic leakage to the above formulas separately.
  • an error leakage of the pneumatic control system 1 is detected when, over a defined time during the execution of a circuit in the transmission, the active switching cylinder 2, 3 via the corresponding switching valves 7, 8, 9, 10 supplied air mass m is greater as the air mass sum of the required air mass m required for the implementation of the circuit so n in the active
  • the switching cylinder 2, 3 and the current base leakage m Leak of the activated switching cylinder 2, 3 is:
  • switched off switching valves 7, 8, 9, 10 can be introduced by means of an air compressor air in the pneumatic control system 1, whereby in the actuator chamber 6 again a pressure p2 is constructed, since by the switched-off switching valves 7, 8, 9, 10, the connection between the actuator chamber 6 and the switching cylinders 2, 3 is interrupted.
  • the switching valves 7, 8, 9, 10 required for the execution of a circuit are activated, whereby a gear in the transmission can be shifted with the pressure p 2 built up in the actuator chamber 6.
  • the air mass supplied via the switching valves 7, 8, 9, 10 to the respective switching cylinders 2, 3 is determined as a function of a mass flow via the respective switching valve 7, 8, 9, 10.
  • the invention further relates to a control device for carrying out the method according to the invention.
  • the control device comprises means which serve to carry out the method according to the invention.
  • These resources are hardware resources and software resources.
  • the hardware-side means are data interfaces in order to exchange data with the modules involved in carrying out the method according to the invention. So for example, the control unit exchanges data with position sensors 13, 14 which are installed on the shift cylinders 3, 2 and which sen the positions of the control pistons 15, 16.
  • the hardware-side means of the control device is also a processor for data processing and a memory for data storage.
  • the software resources are program modules for carrying out the method according to the invention.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben eines pneumatischen Stellsystems (1) eines Getriebes, wobei das Stellsystem (1) ein Luftreservoir (5) aufweist, in dem ein erster Druck herrscht, wobei das Luftreservoir (5) mit einem Stellerraum (6) des Stellsystems (1) gekoppelt ist, in dem ein zweiter Druck herrscht, und wobei der Stellerraum (6) über Schaltventile (7, 8, 9, 10) mit Schaltzylindern (2, 3) gekoppelt ist. Bei Ausführung einer Schaltung im Getriebe wird eine den aktiven Schaltzylindern (2, 3) über die entsprechenden Schaltventile (7, 8, 9, 10) zugeführte Luftmasse und eine Luftmassensumme aus einer zur Durchführung der Schaltung benötigten Soll Luftmasse in den aktiven Schaltzylindern (2, 3) und einer aktuellen Grundleckage der aktivierten Schaltzylinder (2, 3) ermittelt, wobei dann auf eine Fehlerleckage im pneumatischen Stellsystem (1) geschlossen wird, wenn die den aktiven Schaltzylindern (2, 3) zugeführte Luftmasse größer als die Luftmassensumme ist. Bei einer erkannten Fehlerleckage im pneumatischen Stellsystem (1) ist vorgesehen, dass die mit dem Stellerraum (6) und den Schaltzylindern (2, 3) in Verbindung stehenden Schaltventile (7, 8, 9, 10) des pneumatischen Stellsystems (1) für eine parametrierbare Zeitdauer abgeschaltet werden.

Description

Verfahren zum Betreiben eines pneumatischen Stellsystems eines Getriebes und
Steuergerät zur Durchführung des Verfahrens
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben eines pneumatischen Stellsystems eines Getriebes. Des Weiteren betrifft die Erfindung ein Steuergerät, welches zur Durchführung des Verfahrens ausgebildet ist sowie ein entsprechendes Computerprogrammprodukt.
Aus der Praxis ist es bekannt, Schaltelemente eines Getriebes, so zum Beispiel Schaltzylinder eines Getriebes, mit Hilfe eines pneumatischen Stellsystems anzusteuern. Ein derartiges pneumatisches Stellsystem verfügt über ein Luftreservoir, das über mindestens ein erstes Schaltventil mit einem Stellerraum des Stellsystems gekoppelt ist. Ausgehend vom Stellerraum des Stellsystems ist jeder Schaltzylinder über jeweils mindestens ein zweites Schaltventil mit Luft versorgbar. Fehlerleckagen im Stellsystem bzw. im Getriebe können dazu führen, dass die Schaltzylinder nicht mehr ordnungsgemäß betätigt werden können, wodurch es unter Umständen nicht mehr möglich ist, im Getriebe Schaltungen zuverlässig auszuführen. Dies kann unter Umständen einen totalen Stillstand eines das Getriebe umfassenden Fahrzeugs zur Folge haben. Es ist daher von Wichtigkeit, eine gegebenenfalls auftretende Fehlerleckage in einem pneumatischen Stellsystem eines Getriebes zuverlässig zu ermitteln, um abhängig hiervon gegebenenfalls eine Ersatzreaktion einzuleiten, so zum Beispiel einen geänderten Schaltungsablauf, um die Einsatzbereitschaft des Fahrzeugs aufrecht zu erhalten.
Aus der DE 10 201 1 075 168 A1 ist ein Verfahren zum Erkennen einer Leckage in einer Stellvorrichtung einer druckmittelbetätigten Kupplung bekannt, wobei nach diesem Stand der Technik der Stellweg eines Kolbens des Stellzylinders über die Zeit bei geöffneter Kupplung und geschlossenen Ventilen ermittelt und daraus der Grad der Leckage des Stellzylinders über der Zeit bestimmt wird.
Hiervon ausgehend liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zu Grunde, ein neuartiges Verfahren zum Betreiben eines pneumatischen Stellsystems eines Getriebes zu schaffen. Insbesondere sollen ein neuartiges Verfahren zur Erkennung einer Fehlerleckage in dem pneumatischen Stellsystem des Getriebes und ein Verfahren zur Reaktion auf eine in einem pneumatischen Stellsystem des Getriebes erkannte Fehlerleckage vorgeschlagen werden. Zudem sollen ein entsprechendes Steuergerät und ein Computerprogrammprodukt zur Durchführung der Verfahren angegeben werden.
Aus verfahrenstechnischer Sicht erfolgt eine Lösung dieser Aufgabe ausgehend vom Oberbegriff des Patentanspruchs 1 bzw. ausgehend vom Oberbegriff des Patentanspruchs 6 in Verbindung mit dessen kennzeichnenden Merkmalen. Ein Steuergerät sowie ein Computerprogrammprodukt sind zudem Gegenstand der weiteren unabhängigen Patentansprüche. Vorteilhafte Weiterbildungen sind Gegenstand der Unteransprüche sowie der nachfolgenden Beschreibung.
Gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung wird ein Verfahren zum Betreiben eines pneumatischen Stellsystems eines Getriebes vorgeschlagen, bei dem das pneumatische Stellsystem ein Luftreservoir aufweist, in dem ein erster Druck herrscht. Das Luftreservoir ist mit einem Stellerraum des pneumatischen Stellsystems gekoppelt, in dem ein zweiter Druck herrscht. Der Stellerraum des pneumatischen Stellsystems ist über Schaltventile mit Schaltzylindern des Getriebes gekoppelt.
Es ist vorgesehen, dass bei Ausführung einer Schaltung im Getriebe eine den aktiven Schaltzylindern über die entsprechenden Schaltventile zugeführte Luftmasse und eine Luftmassensumme aus einer zur Durchführung der Schaltung benötigten Soll-Luftmasse in den aktiven Schaltzylindern und einer aktuellen Grundleckage der aktivierten Schaltzylinder ermittelt wird, wobei dann auf eine Fehlerleckage im pneumatischen Stellsystem geschlossen wird, wenn die den aktiven Schaltzylindern zugeführte Luftmasse größer als die Luftmassensumme ist.
Mit der hier vorliegenden ersten Ausführungsform der Erfindung wird eine Bilanzierung der während einer Schaltungsausführung verbrauchten Luftmasse in den aktiven Schaltzylindern vorgeschlagen. Im Falle einer auf eine Fehlfunktion hinweisenden Fehlerleckage ist die dem aktiven Schaltzylinder über die entsprechenden Schaltventile zugeführte Luftmasse deutlich höher als die Luftmassensumme, die von der Luftmasse in dem aktiven Schaltzylinder und der Luftmasse einer aktuellen, selbst bei einer ordnungsgemäßen Funktion des Stellsystems auftretenden Grundleckage der aktiven Schaltzylinder abhängig ist. Über eine solche Bilanzierung kann eine Fehlerleckage des Stellsystems einfach und zuverlässig ermittelt werden.
Nach einer vorteilhaften Weiterbildung wird dann auf die Fehlerleckage im pneumatischen Stellsystem geschlossen, wenn während einer Ausführung einer Schaltung im Getriebe die dem Schaltzylinder zugeführte Luftmasse über eine definierte Zeitspanne größer als die Luftmassensumme ist. Hiermit kann besonders vorteilhaft auf eine Fehlerleckage im pneumatischen Stellsystem geschlossen werden.
Vorzugweise wird die den aktiven Schaltzylindern über die Schaltventile zugeführte Luftmasse abhängig vom Massestrom über die aktiven Schaltventile ermittelt, wobei der Massestrom über ein aktives Schaltventil abhängig von dem im Stellerraum herrschenden Druck und abhängig von einem maximalen Massenstrom über das jeweilige Schaltventil ermittelt wird. Diese Ermittlung der über Schaltventile den Schaltzylindern zugeführten Luftmasse ist einfach und zuverlässig.
Vorzugweise wird die Soll-Luftmasse in den aktiven Schaltzylindern für die Luftmassensumme abhängig von einer Kolbenfläche des jeweiligen aktiven Schaltzylinders und abhängig von Schaltwegen des jeweiligen aktiven Schaltzylinders ermittelt. Dies erlaubt eine einfache und zuverlässige Bestimmung der Luftmasse in den Schaltzylindern für die Luftmassensumme.
Die aktuelle Grundleckage des jeweiligen aktiven Schaltzylinders für die Luftmassensumme wird vorzugsweise abhängig von einer vorhergehenden Grundleckage des jeweiligen aktiven Schaltzylinders ermittelt. Hiermit kann die natürliche Grundleckage der aktiven Schaltzylinder, die auch bei einer nicht fehlerhaften Leckage des pneumatischen Stellsystems auftritt, einfach und zuverlässig ermittelt werden.
Gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung wird ein Verfahren zum Betreiben eines pneumatischen Stellsystems eines Getriebes vorgeschlagen, bei dem das pneumatische Stellsystem ein Luftreservoir aufweist, in dem ein erster Druck herrscht. Das Luftreservoir ist mit einem Stellerraum des pneumatischen Stellsystems gekoppelt, in dem ein zweiter Druck herrscht. Der Stellerraum des pneumatischen Stellsystems ist über Schaltventile mit Schaltzylindern des Getriebes gekoppelt.
Es ist vorgesehen, dass bei einer erkannten Fehlerleckage im pneumatischen Stellsystem die mit dem Stellerraum des pneumatischen Stellsystems und den Schaltzylindern des Getriebes in Verbindung stehenden Schaltventile des pneumatischen Stellsystems für eine parametrierbare Zeitdauer abgeschaltet werden. Dadurch kann verhindert werden, dass bei einer erkannten Fehlerleckage Luft aus dem Stellerraum des pneumatischen Stellsystems unkontrolliert abfließt.
Bei abgeschalteten Schaltventilen des pneumatischen Stellsystems wird dann durch eine Pumpe bzw. einen Luftkompressor Luft in das pneumatische Stellsystem eingebracht. Durch diese Luftmasse wird in dem Stellerraum des pneumatischen Stellsystems wieder ein Druck aufgebaut, da durch die abgeschalteten Schaltventile die Verbindung zwischen dem Stellerraum und den Schaltzylindern des Getriebes unterbrochen ist.
Nach Ablauf der parametrierbaren Abschaltzeitdauer werden schließlich die für die Ausführung einer Schaltung im Getriebe benötigten Schaltventile angesteuert, wodurch die den Schaltventilen zugeordneten Schaltzylinder des Getriebes mit Druck beaufschlagt werden.
Somit wird durch das erfindungsgemäße Verfahren eine Ersatzreaktion bei einer erkannten Fehlerleckage in dem pneumatischen Stellsystem vorgeschlagen, mittels welcher ein Gang in dem Getriebe auch bei einer erkannten Fehlerleckage sicher geschaltet werden kann. Die Abschaltzeitdauer der Schaltventile bei einer erkannten Fehlerleckage kann beispielsweise bei 400 bis 600 Millisekunden liegen.
Ferner ist in Anspruch 9 ein Steuergerät zum Betreiben eines pneumatischen Stellsystems eines Kraftfahrzeugs angegeben, welches zur Durchführung des erfin- dungsgemäßen Verfahrens angepasst ist. Das Steuergerät kann beispielsweise als Getriebesteuergerät ausgebildet sein.
Die erfindungsgemäße Lösung lässt sich auch als Computerprogrammprodukt verkörpern, welches wenn es auf einem Prozessor einer Steuerungseinrichtung 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.
Die Erfindung ist nicht auf die angegebene Kombination der Merkmale der nebengeordneten Ansprüche oder der hiervon abhängigen Ansprüche beschränkt. Es ergeben sich darüber hinaus Möglichkeiten, einzelne Merkmale, auch soweit sie aus den Ansprüchen, der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsformen 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.
Zur Verdeutlichung der Erfindung ist der Beschreibung eine Zeichnung mit Ausführungsbeispielen beigefügt. In diesen zeigt:
Fig. 1 ein Blockschaltbild eines pneumatischen Stellsystems eines Getriebes; und
Fig. 2 ein Diagramm zur Verdeutlichung von Details des Verfahrens zum Betreiben des pneumatischen Stellsystems.
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Erkennung einer zu hohen bzw. fehlerhaften Leckage in einem pneumatischen Stellsystem eines Getriebes, die dazu führen kann, dass im Getriebe Schaltungen nicht mehr ordnungsgemäß ausgeführt werden können. Eine solche Leckage wird als Fehlerleckage bezeichnet. Des Weiteren betrifft die Erfindung ein Verfahren durch welches bei einer erkannten Fehlerleckage in dem pneumatischen Stellsystem eine Ersatzreaktion ausgeführt wird, mittels welcher ein Gang in dem Getriebe auch bei einer erkannten Fehlerleckage sicher geschaltet werden kann. Des Weiteren betrifft die Erfindung ein Steuergerät zur Durchführung des Verfahrens.
Fig. 1 zeigt exemplarisch den grundsätzlichen Aufbau eines pneumatischen Stellsystems 1 für ein Getriebe, nämlich in Fig. 1 für ein Gruppengetriebe, wobei in jedem Getriebeteil des Gruppengetriebes mindestens ein pneumatisch zu betätigender Schaltzylinder 2, 3 verbaut ist. Bei dem in Fig. 1 gezeigten Schaltzylinder 2 handelt es sich um einen pneumatisch zu betätigenden Schaltzylinder einer Vorschaltgruppe des Gruppengetriebes, welcher über zwei Schaltventile 7, 8 betätigbar ist. Bei dem Schaltzylinder 3 handelt es sich um einen pneumatisch zu betätigenden Schaltzylinder eines Hauptgetriebes des Gruppengetriebes, welcher über vier Schaltventile 9, 10, 1 1 , 12 betätigbar ist. Dem Schaltzylinder 2, der der Ansteuerung der Vorschaltgruppe dient, ist ein Positionssensor 14 zugeordnet, mit Hilfe dessen die Positionen eines Stellkolbens 16 des Schaltzylinders 2 messtechnisch erfasst werden können. Dem Schaltzylinder 3, der der Ansteuerung des Hauptgetriebes dient, ist ein Positionssensor 13 zugeordnet, mit Hilfe dessen die Positionen eines Stellkolbens 15 des Schaltzylinders 3 messtechnisch erfasst werden können.
Das pneumatische Stellsystem 1 der Fig. 1 umfasst ein Luftreservoir 5. Im Luftreservoir 5 herrscht ein erster Druck, nämlich ein Druck Ferner umfasst das pneumatische Stellsystem 1 einen sogenannten Stellerraum 6, in welchem ein zweiter Druck herrscht, nämlich ein Druck p2. Der Stellerraum 6 ist mit dem Luftreservoir 5 über ein Druckminderungsventil 4 gekoppelt. Durch das Druckminderungsventil 4 wird der Druck pi des Luftreservoirs 5 auf einen einstellbaren, konstanten Druck p2 reduziert.
Die Schaltzylinder 2, 3 sind ausgehend vom Stellerraum 6 mit Druckluft versorgbar, wobei jeder Schaltzylinder 2, 3 über Schaltventile 7, 8, 9, 10 mit dem Stellerraum 6 gekoppelt ist. Im Ausführungsbeispiel der Fig. 1 ist jeder der Schaltzylinder 2, 3 über zwei Schaltventile 7, 8 bzw. 9, 10 mit dem Stellerraum 6 gekoppelt.
Um nun zum Beispiel in dem in Fig. 1 gezeigten, beispielhaften pneumatischen Stellsystem 1 eines Getriebes eine Fehlerleckage zuverlässig erkennen zu können, wird bei Ausführung einer Schaltung im Getriebe, bei welcher einer oder beide Schaltzy- linder 2, 3 des Getriebes mit Druckluft versorgt werden und bei welcher ein oder mehrere Schaltventile 7, 8, 9, 10 aktiv sind, eine den aktiven Schaltzylindern 2 ,3 über die entsprechenden Schaltventile 7, 8, 9, 10 zugeführte Luftmasse ermittelt. Weiterhin wird eine Luftmassensumme aus einer zur Durchführung der Schaltung benötigten Soll-Luftmasse in den aktiven Schaltzylindern 2, 3 und einer aktuellen Grundleckage der aktiven Schaltzylinder 2, 3 ermittelt. Die Grundleckage wird auch als natürliche Leckage bezeichnet und tritt im Betrieb des pneumatischen Stellsystems 1 immer auf. Dann, wenn die den aktiven Schaltzylindern 2, 3 zugeführte Luftmasse größer als die Luftmassensumme ist, wird auf eine Fehlerleckage im pneumatischen Stellsystem 1 geschlossen, nämlich dann, wenn während einer Ausführung einer Schaltung im Getriebe die den Schaltzylindern 2, 3 zugeführte Luftmasse über eine definierte Zeitspanne größer als die Luftmassensumme ist.
Erfindungsgemäß erfolgt demnach eine Bilanzierung der während einer Schaltungsausführung im pneumatischen Stellsystem 1 verbrauchten Luftmasse. Im Falle einer Fehlerleckage ist die dem aktiven Schaltzylinder 2, 3 über die entsprechenden Schaltventile 7, 8, 9, 10 zugeführte Luftmasse deutlich höher als die Luftmassensumme, die von der Luftmasse in den aktiven Schaltzylindern 2, 3 und der Luftmasse einer aktuellen Grundleckage der aktiven Schaltzylinder 2, 3 abhängig ist. Wenn die Differenz zwischen der Luftmasse, die durch die Schaltventile 7, 8, 9, 10 in einen aktiven Schaltzylinder 2, 3 strömt und der Luftmassensumme aus der Soll-Luftmasse in den aktiven Schaltzylindern 2, 3 während einer aktiven Schaltung und der Luftmasse aufgrund der natürlichen Leckage der aktiven Schaltzylindern 2, 3 demnach größer ist als ein definierter Grenzwert, wird eine Fehlerleckage eines aktiven Schaltzylinders 2, 3 erkannt. Eine Leckageerkennung wird für jeden der Schaltzylinder 2, 3 separat durchgeführt.
Unter der Annahme, dass alle Schaltungen des Getriebes bei einem überkritischen Druckverhältnis ausgeführt werden, wird die dem aktiven Schaltzylinder über ein aktives Schaltventil 7, 8, 9, 10 zugeführte Luftmasse nach folgenden Gleichungen berechnet:
Figure imgf000009_0001
Figure imgf000010_0001
Figure imgf000010_0002
k * aD * Q * ψΜΑΧ * V(2 * R5 * r0)
c =
Po wobei rriist die dem aktiven Schaltzylinder über das jeweilige aktive Schaltventil 7, 8, 9, 10 zugeführte Luftmasse ist, wobei mist der Massestrom über das jeweilige aktive Schaltventil 7, 8, 9, 10 ist, wobei p2 der im Stellerraum 6 herrschende Druck ist, wobei ΨΜΑΧ der maximale Massestrom über das jeweilige aktive Schaltventil 7, 8, 9, 10 ist, wobei C ein pneumatischer Leitwert des jeweiligen aktiven Schaltventils 7, 8, 9, 10 ist, wobei p die Luftdichte ist, wobei T0 die absolute Lufttemperatur im Normzustand ist, wobei T die aktuelle Lufttemperatur ist, wobei k ein Adaptionsfaktor des jeweiligen aktiven Schaltventils 7, 8, 9, 10 ist, wobei OD ein pneumatischer Korrekturfaktor des jeweiligen aktiven Schaltventils 7, 8, 9, 10 ist, wobei Rs die spezifische Gaskonstante von Lust ist, wobei p0 ein Luftdruck der Luft im Normzustand ist und wobei Q der Ventilquerschnitt des jeweiligen aktiven Schaltventils 7, 8, 9, 10 ist.
Nach den obigen Formeln ergibt sich demnach die über das jeweilige aktive Schaltventil 7, 8, 9, 10 in den Schaltzylinder 2, 3 ausgehend vom Stellerraum 6 strömende Luftmasse aus der Integration des Massenstroms über das jeweilige aktive Schaltventil 7, 8, 9, 10.
Bei der Ermittlung der dem aktiven Stellzylinder 2, 3 über das jeweilige aktive Schaltventil 7, 8, 9, 10 zugeführten Luftmasse kann gemäß Fig. 2 zwischen einer Ansteue- rung des Schaltventils 7, 8, 9, 10 in einem überkritischen Bereich 18 mit konstantem Massenstrom und einer Ansteuerung des Schaltventils 7, 8, 9, 10 in einem unterkritischen Bereich 19 mit nicht konstantem Massenstrom unterschieden werden. Wie dem Kurvenverlauf 17 der Fig. 2 entnommen werden kann, wird der Massenstrom durch das Schaltventil 7, 8, 9, 10 im unterkritischen Bereich 19 durch eine Ellipse approximiert. Unter der Annahme, dass alle Schaltungen des Getriebes bei einem überkritischen Druckverhältnis ausgeführt werden, ergibt sich ein konstanter Mas- senstrom durch die Schaltventile 7, 8, 9, 10. Dieser konstante Massenstrom ist zugleich auch der maximale Massenstrom 15 durch die Schaltventile 7, 8, 9, 10.
Die zu einer erfolgreichen Durchführung einer Schaltung im Getriebe benötigte Soll- Luftmasse in dem jeweiligen aktiven Schaltzylinder 2,3 wird abhängig von einer Kolbenfläche des jeweiligen aktiven Schaltzylinders 2, 3 und abhängig von Schaltwegen des jeweiligen aktiven Schaltzylinders 2, 3 ermittelt.
Die Soll-Luftmasse des jeweiligen aktiven Schaltzylinders 2, 3 für die Luftmassensumme wird vorzugsweise nach folgender Gleichung berechnet: mSoii = P * VSoü
Vsoii = Vi + V2
V1 = A1 * (x - lMIN) V2 = A2 * (lMAX - x) wobei msoii die aktuelle Soll-Luftmasse des aktiven Schaltzylinders ist, wobei VSOII das aktuelle Sollvolumen des aktiven Schaltzylinders ist, wobei p die Luftdichte ist, wobei Vi das aktive Volumen in erster Betätigungsrichtung des Stellkolbens ist, wobei V2 das aktive Volumen in zweiter Betätigungsrichtung des Stellkolbens ist, wobei die aktive Kolbenfläche in erster Betätigungsrichtung des Stellkolbens ist, wobei A2 die aktive Kolbenfläche in zweiter Betätigungsrichtung des Stellkolbens ist, wobei x die aktuelle Kolbenposition ist, wobei Imax der maximale Schaltweg ist und wobei Un der minimale Schaltweg ist.
Beispielsweise kann unter der ersten Betätigungsrichtung des Stellkolbens eine Betätigung des Stellkolbens in Richtung zu größer werdenden Positionswerten verstanden werden. Die zweite Betätigungsrichtung des Stellkolbens ist der ersten Betäti- gungsrichtung entgegengesetzt und entspricht somit einer Betätigung des Stellkolbens in Richtung zu kleiner werdenden Positionswerten.
Somit lässt sich aus dem aktiven Volumen in erster Betätigungsrichtung Vi und dem aktiven Volumen in zweiter Betätigungsrichtung V2 die Soll-Luftmasse mSOii im
Schaltzylinder während einer aktiven Schaltung berechnen. Dabei wird im Hauptgetriebe unterschieden zwischen Schaltungen von und nach Neutral, da die aktiven Kolbenflächen hierbei unterschiedlich sind.
Den obigen Volumina V^ V2 kann auch noch ein Totvolumen der Schaltzylinder additiv überlagert werden.
Die aktuelle Grundleckage des jeweiligen aktiven Schaltzylinders 2, 3 für die Luftmassensumme wird vorzugsweise nach folgender Gleichung berechnet:
, Vsoii . .
m = mL(fc-i) + * p * ts
wobei mL(k) die aktuelle Grundleckage des jeweiligen aktiven Schaltzylinders ist, wobei mL(k-i) die vorhergehenden Grundleckage des jeweiligen aktiven Schaltzylinders ist, wobei VSOII das aktuelle Sollvolumen des aktiven Schaltzylinders ist, wobei Rs die spezifische Gaskonstante von Luft ist, wobei T die aktuelle Lufttemperatur ist, wobei die Luftdruckänderungsrate ist und wobei ts eine Abtastrate ist. Die obige Gleichung gilt unter der Annahme, dass das Volumen Vsoii und die Luftdruckänderungsrate p konstant sind.
Für jeden bei Schaltungsausführung aktiven Schaltzylinder wird die Luftmasse mist und die Grundleckage nach obigen Formeln separat ermittelt.
Wie bereits ausgeführt, wird eine Fehlerleckage des pneumatischen Stellsystems 1 dann erkannt, wenn über eine definierte Zeit während der Ausführung einer Schaltung im Getriebe, die dem aktiven Schaltzylinder 2, 3 über die entsprechenden Schaltventile 7, 8, 9, 10 zugeführte Luftmasse mist größer als die Luftmassensumme aus der zur Durchführung der Schaltung benötigten Soll-Luftmasse mson in dem akti- ven Schaltzylinder 2, 3 und der aktuellen Grundleckage mLeak des aktivierten Schaltzylinders 2, 3 ist:
mIst > mSoll + mLeak-
Dann, wenn auf eine Fehlerleckage im Stellsystem 1 geschlossen wird, können Gegenmaßnahmen eingeleitet werden, um dennoch einen definierten Betrieb des Getriebes zu ermöglichen. Gemäß der vorliegenden Erfindung ist vorgesehen, dass bei einer erkannten Fehlerleckage im pneumatischen Stellsystem 1 die mit dem Stellerraum 6 und den Schaltzylindern 2, 3 in Verbindung stehenden Schaltventile 7, 8, 9, 10 des pneumatischen Stellsystems 1 für eine parametrierbare Zeitdauer abgeschaltet werden. Dadurch kann verhindert werden, dass bei einer erkannten Fehlerleckage Luft aus dem Stellerraum 6 des pneumatischen Stellsystems 1 unkontrolliert abfließt.
Bei abgeschalteten Schaltventilen 7, 8, 9, 10 kann mittels eines Luftkompressors Luft in das pneumatische Stellsystem 1 eingebracht werden, wodurch in dem Stellerraum 6 wieder ein Druck p2 aufgebaut wird, da durch die abgeschalteten Schaltventile 7, 8, 9, 10 die Verbindung zwischen dem Stellerraum 6 und den Schaltzylindern 2, 3 unterbrochen ist.
Nach Ablauf der parametrierbaren Abschaltzeitdauer werden die für die Ausführung einer Schaltung benötigten Schaltventile 7, 8, 9, 10 angesteuert, wodurch mit dem im Stellerraum 6 aufgebauten Druck p2 ein Gang im Getriebe schaltbar ist.
Bei Ausführung einer Schaltung wird die über die Schaltventile 7, 8, 9, 10 den jeweiligen Schaltzylindern 2, 3 zugeführte Luftmasse abhängig von einem Massenstrom über das jeweilige Schaltventil 7, 8, 9, 10 ermittelt.
Die Erfindung betrifft weiterhin ein Steuergerät zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens. Das Steuergerät umfasst Mittel, die der Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens dienen. Bei diesen Mitteln handelt es sich um hard- wareseitige Mittel und um softwareseitige Mittel. Bei den hardwareseitigen Mitteln handelt es sich um Datenschnittstellen, um mit den an der Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens beteiligten Baugruppen Daten auszutauschen. So tauscht das Steuergerät zum Beispiel Daten mit Positionssensoren 13, 14 aus, die an den Schaltzylindern 3, 2 verbaut sind und die Positionen der Stellkolben 15, 16 sen- sieren. Bei den hardwareseitigen Mitteln des Steuergeräts handelt es sich ferner um einen Prozessor zur Datenverarbeitung und um einen Speicher zur Datenspeicherung. Bei den softwareseitigen Mitteln handelt es sich um Programmbausteine zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens.
Bezugszeichen Stellsystem
Stellzylinder
Stellzylinder
Druckminderungsventil
Luftreservoir
Stellerraum
Schaltventil
Schaltventil
Schaltventil
Schaltventil
Schaltventil
Schaltventil
Positionssensor
Positionssensor
Stellkolben
Stellkolben
Kurvenverlauf
überkritischer Bereich
unterkritischer Bereich

Claims

Patentansprüche
1 . Verfahren zum Betreiben eines pneumatischen Stellsystems (1 ) eines Getriebes, wobei das Stellsystem (1 ) ein Luftreservoir (5) aufweist, in dem ein erster Druck herrscht, wobei das Luftreservoir (5) mit einem Stellerraum (6) des Stellsystems (1 ) gekoppelt ist, in dem ein zweiter Druck herrscht, und wobei der Stellerraum (6) über Schaltventile (7, 8, 9, 10) mit Schaltzylindern (2, 3) gekoppelt ist, dadurch gekennzeichnet, dass bei Ausführung einer Schaltung im Getriebe eine den aktiven Schaltzylindern (2, 3) über die entsprechenden Schaltventile (7, 8, 9, 10) zugeführte Luftmasse und eine Luftmassensumme aus einer zur Durchführung der Schaltung benötigten Soll-Luftmasse in den aktiven Schaltzylindern (2, 3) und einer aktuellen Grundleckage der aktivierten Schaltzylinder (2, 3) ermittelt wird, wobei dann auf eine Fehlerleckage im pneumatischen Stellsystem (1 ) geschlossen wird, wenn die den aktiven Schaltzylindern (2, 3) zugeführte Luftmasse größer als die Luftmassensumme ist.
2. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass dann auf eine Fehlerleckage im pneumatischen Stellsystem (1 ) geschlossen wird, wenn während der Ausführung einer Schaltung im Getriebe die dem Schaltzylinder (2, 3) zugeführte Luftmasse über eine definierte Zeitspanne größer als die Luftmassensumme ist.
3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die den aktiven Schaltzylindern (2, 3) über die Schaltventile (7, 8, 9, 10) zugeführte Luftmasse abhängig vom Massestrom über die aktiven Schaltventile (7, 8, 9, 10) ermittelt wird, wobei der Massestrom über ein aktives Schaltventil (7, 8, 9, 10) abhängig von dem im Stellerraum (6) herrschenden Druck und abhängig von einem maximalen Massestrom über das jeweilige Schaltventil (7, 8, 9, 10) ermittelt wird.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Soll-Luftmasse für die aktiven Schaltzylindern (2,3) abhängig von einer Kolbenfläche des jeweiligen aktiven Schaltzylinders (2, 3) und abhängig von Schaltwegen des jeweiligen aktiven Schaltzylinders (2, 3) ermittelt wird.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die aktuelle Grundleckage des jeweiligen aktiven Schaltzylinders (2, 3) abhängig von einer vorhergehenden Grundleckage des jeweiligen aktiven Schaltzylinders (2, 3) ermittelt wird.
6. Verfahren zum Betreiben eines pneumatischen Stellsystems (1 ) eines Getriebes, wobei das Stellsystem (1 ) ein Luftreservoir (5) aufweist, in dem ein erster Druck herrscht, wobei das Luftreservoir (5) mit einem Stellerraum (6) des Stellsystems (1 ) gekoppelt ist, in dem ein zweiter Druck herrscht, und wobei der Stellerraum (6) über Schaltventile (7, 8, 9, 10) mit Schaltzylindern (2, 3) gekoppelt ist, dadurch gekennzeichnet, dass bei einer erkannten Fehlerleckage im pneumatischen Stellsystem (1 ) die mit dem Stellerraum (6) und den Schaltzylindern (2, 3) in Verbindung stehenden Schaltventile (7, 8, 9, 10) des pneumatischen Stellsystems (1 ) für eine parametrier- bare Zeitdauer abgeschaltet werden.
7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass bei abgeschalteten Schaltventilen (7, 8, 9, 10) des pneumatischen Stellsystems (1 ) durch eine von einem Luftkompressor in das pneumatische Stellsystem (1 ) eingebrachte Luftmasse in dem Stellerraum (6) des pneumatischen Stellsystems (1 ) ein Druck aufgebaut wird.
8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass nach Ablauf der pa- rametrierbaren Zeitdauer die für die Ausführung einer Schaltung im Getriebe benötigten Schaltventile (7, 8, 9, 10, 1 1 , 12) angesteuert und die den Schaltventilen (7, 8, 9, 10, 1 1 , 12) zugeordneten Schaltzylinder (2, 3) mit Druck beaufschlagt werden.
9. Steuergerät zum Betreiben eines pneumatischen Stellsystems (1 ) eines Getriebes, wobei das Stellsystem (1 ) ein Luftreservoir (5) aufweist, in dem ein erster Druck herrscht, wobei das Luftreservoir (5) mit einem Stellerraum (6) des Stellsystems (1 ) gekoppelt ist, in dem ein zweiter Druck herrscht, und wobei der Stellerraum (6) über Schaltventile (7, 8, 9, 10) mit Schaltzylindern (2, 3) gekoppelt ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Steuergerät bei Ausführung einer Schaltung im Getriebe Schaltventile (7, 8, 9, 10) ansteuert und eine den aktiven Schaltzylindern (2, 3) über die entsprechenden Schaltventile (7, 8, 9, 10) zugeführte Luftmasse und eine Luftmassensumme aus einer zur Durchführung der Schaltung benötigten Soll-Luftmasse in den aktiven Schaltzylindern (2, 3) und einer aktuellen Grundleckage der aktivierten Schaltzylinder (2, 3) ermittelt, wobei durch das Steuergerät dann eine Fehlerleckage im pneumatischen Stellsystem (1 ) ermittelt wird, wenn die den aktiven Schaltzylindern (2, 3) zugeführte Luftmasse größer als die Luftmassensumme ist, wobei bei einer ermittelten Fehlerleckage das Steuergerät eine Ersatzreaktion in dem pneumatischen Stellsystem auslöst.
PCT/EP2017/079546 2016-12-09 2017-11-17 Verfahren zum betreiben eines pneumatischen stellsystems eines getriebes und steuergerät zur durchführung des verfahrens WO2018104026A2 (de)

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