识别变速器气动调节系统故障泄漏的方法及控制器与流程

本发明涉及用于识别变速器的气动调节系统中的故障泄漏的方法。本发明还涉及用于实施该方法的控制器。

背景技术：

由实践公知能借助气动调节系统操控变速器的切换元件，例如变速器的切换缸。这种气动调节系统具有空气储器，该空气储器通过至少一个第一切换阀与调节系统的调节腔联接。从调节系统的调节腔出发可以为每个切换缸分别通过至少一个第二切换阀供应空气。调节系统中或者变速器中的故障泄漏可以导致不再能够正常操作切换缸，由此在某些情况下不再能够在变速器中可靠地进行换挡。这在某些情况下会导致包括变速器的车辆的完全停住。因此，重要的是可靠地测定在变速器的气动调节系统中可能发生的故障泄漏，以便与之相关地在必要的情况下引入补偿反应，例如改变的换挡流程，以维持车辆的可运行性。

由DE 10 2011 075 168 A1公知了识别用压力介质操纵的离合器的调节设备中的泄露的方法，其中，根据该现有技术测定在离合器断开并且阀闭合的情况下调节缸的活塞关于时间的调节行程，并由此确定调节缸关于时间的泄露程度。

技术实现要素：

由此出发，本发明的任务在于提出用于识别变速器的气动调节系统中的故障泄漏的新方法以及用于实施该方法的控制器。

该任务通过根据权利要求1的方法得以解决。

根据本发明，在变速器中实施换挡时，测定通过第一切换阀或者每个第一切换阀向调节腔供应的空气质量以及至少由调节腔中的空气质量和激活的切换缸中的空气质量组成的空气质量和，其中，当通过第一切换阀或者每个第一切换阀向调节腔供应的空气质量大于空气质量和时，得出气动调节系统中的故障泄漏的结论。通过本发明，提出对换挡实施期间所消耗的变速器调节器中的空气质量进行核算。在表明存在故障的故障泄漏的情况下，通过第一切换阀或者每个第一切换阀向调节腔供应的空气质量明显高于空气质量和，该空气质量和至少依赖于调节腔中的空气质量以及激活的切换缸中的空气质量，并且在必要的情况下依赖于激活的切换缸中的当前的、甚至在调节系统的正常工作过程中也出现的基本泄漏。通过这样的核算可以简单且可靠地测定调节系统的故障泄漏。

根据一个有利的改进方案，空气质量和至少由调节腔中的空气质量、激活的切换缸中的空气质量以及激活的切换缸的当前基本泄漏来测定。对于变速器调节器中的空气质量的核算，考虑激活的切换缸的即使在调节系统的正常运行时也存在的当前基本泄漏是特别有利的。

根据一个有利的改进方案，当在变速器中实施换挡期间中通过第一切换阀或者每个第一切换阀向调节腔供应的空气质量在规定的时间段内大于空气质量和时，则得出气动调节系统中的故障泄漏的结论。因此，可以特别有利地得出气动调节系统中的故障泄漏的结论。

优选地，依赖于通过激活的第一切换阀或者每个激活的第一切换阀的质量流测定通过第一切换阀或者每个第一切换阀向调节腔供应的空气质量，其中，通过激活的第一切换阀的质量流依赖于在空气储器中存在的第一压力、在调节腔中存在的第二压力并且依赖于通过各自的第一切换阀的最大质量流来测定。这种对通过切换阀或者每个切换阀向调节腔供应的空气质量的测定是简单且可靠的。

优选地，针对空气质量和，在调节腔中的空气质量依赖于在调节腔中存在的第二压力、依赖于调节腔的体积并且依赖于空气温度来测定。针对空气质量和的调节腔中的空气质量的确定可简单且可靠地确定。

优选地，针对空气质量和，在激活的切换缸中的空气质量依赖于各自的激活的切换缸的活塞面积并且依赖于各自的激活的切换缸的切换行程来测定。这使得可以简单且可靠地针对空气质量和确定切换缸中的空气质量。

当依赖于激活的切换缸的基本泄漏测定空气质量和时，优选依赖于激活的切换缸的先前的基础泄露测定当前基本泄漏。由此，可以简单且可靠地测定激活的切换缸的即使在气动调节系统没有故障泄漏的情况下也存在的固有的基本泄漏。

用于实施该方法的控制器在权利要求12中限定。

附图说明

由从属权利要求和下面的说明得出优选的改进方案。本发明的实施例参照附图进行详细解释，但是不局限于附图。其中：

图1示出变速器的气动调节系统的框图。

图2示出用于阐明用于识别变速器的气动调节系统中的泄露的方法的细节的曲线图。

具体实施方式

本发明涉及用于识别变速器的气动调节系统中的过高的或者故障性的泄露的方法，该泄露会导致在变速器中不再能正常进行换挡。这样的泄露称为故障泄漏。此外，本发明涉及用于实施该方法的控制器。

图1示意性地示出用于变速器的气动调节系统的基本结构，即在图1中用于组合式变速器的气动调节系统的基本结构，其中，在组合式变速器的每个变速器部分中构建有至少一个以气动方式操纵的切换缸2、3或4。图1中所示的切换缸2是组合式变速器的分裂挡组的以气动方式操纵的切换缸。切换缸3是组合式变速器的主变速器的以气动方式操纵的切换缸。切换缸4是组合式变速器的范围选择挡组的以气动方式操纵的切换缸。为了简单起见，对于组合式变速器的每个变速器部分，即分裂挡组、主变速器和范围选择挡组，各自仅仅示出一个这样的以气动方式操纵的切换缸2、3或4。当然，在组合式变速器的每个挡组的区域中可以构建有多个这样的以气动方式操纵的切换缸。

图1的气动调节系统包括空气储器5。在空气储器5中存在第一压力，即压力p1。此外，气动调节系统1包括所谓的调节腔6，其中存在第二压力，即压力p2。

调节腔6与空气储器5通过至少一个第一切换阀7a、7b联接，其中，当各自的切换阀7a、7b激活或者说开启时，依赖于空气储器5中的压力p1与调节腔6中的压力p2之间的压力差，空气从空气储器5出发通过各自的激活的切换阀7a、7b流入调节腔6中。

可以从调节腔6出发为切换缸2、3、4供应压缩空气，其中，每个切换缸2、3、4通过至少一个第二切换阀与调节腔6联接。在图1的实施例中，其中每一个切换缸2、3、4通过两个第二切换阀8a、8b或者9a、9b或者10a、10b与调节腔6联接。

现在为了例如在图1中所示的变速器的示例性的气动调节系统1中能够可靠地识别故障泄漏，在变速器中实施换挡时，其中，为变速器的其中一个或多个切换缸2、3、4提供压缩空气，并且其中一个或多个第一切换阀7a、7b是激活的，测定通过激活的第一切换阀或者每 个激活的第一切换阀向调节腔6供应的空气质量，此外还测定空气质量和，该空气质量和至少由调节腔6中的空气质量和激活的切换缸2、3、4中的空气质量组成并且优选依赖于激活的切换缸2、3、4的当前泄露。于是当通过第一切换阀或者每个第一切换阀7a、7b供应的空气质量大于上述空气质量和时，得出气动调节系统1中的故障泄漏的结论，即当在变速器中进行换挡期间通过激活的第一切换阀或者每个激活的第一切换阀7a、7b向调节阀6供应的空气质量在规定的时间段内大于上述空气质量和时，得出气动调节系统中的故障泄漏的结论，其中，该空气质量和由至少两个空气质量、优选由三个空气质量组成，即至少由调节腔6中的空气质量、在换挡进行时激活的切换缸2、3、4中的空气质量以及在必要的情况下该激活的切换缸2、3、4的当前基本泄漏组成，当前基本泄漏组成也称为固有泄露并且在调节系统1的运行中总是存在。

因此，根据本发明，在实施换挡期间进行在气动调节系统1中消耗的空气质量的核算。在故障泄漏的情况下，通过激活的第一切换阀或者每个激活的第一切换阀7a、7b向调节腔6供应的空气质量明显高于调节腔6中的空气质量、激活的切换缸2、3和4中的空气质量以及由于激活的切换缸2、3、4中的固有泄露而向外流的空气质量的和。因此，当通过第一切换阀或者每个第一切换阀7a、7b流入调节腔6中的空气质量和由调节腔6中的空气质量、激活的切换缸2、3和4中的空气质量以及激活的切换缸2、3、4的固有泄露导致的空气质量组成的空气质量和的差大于规定的阈值时，识别到调节系统1中的故障泄漏。

当得出气动调节系统中的故障泄漏的结论时，可以引入对应措施以便仍然实现变速器的规定的运行，例如通过选择另一换挡顺序。

在实施换挡时，依赖于通过各自的激活的第一切换阀2、3、4的质量流来测定通过激活的第一切换阀或者每个激活的第一切换阀7a、 7b向调节腔6供应的空气质量，其中，通过各自的激活的第一切换阀7a、7b的质量流依赖于在空气储器5中存在的第一压力p1、在调节腔6中存在的第二压力p2以及通过各自的激活的第一切换阀7a、7b的最大质量流。

通过各自的激活的第一切换阀7a、7b向调节腔6供应的空气质量优选按照以下等式来计算：

$m_{HAV}=\∫{\stackrel{\·}{m}}_{HAV}*dt$

${\stackrel{\·}{m}}_{HAV}={\mathrm{\ψ}}_{MAX}*\sqrt{1-{\left(\frac{\left(\frac{p_2}{p_1}\right)-b}{1-b}\right)}^2}$

${\mathrm{\ψ}}_{MAX}=C*p_1*\mathrm{\ρ}*\sqrt{\left(\frac{T_0}{T}\right)}$

$C=\frac{k*{\mathrm{\α}}_D*Q*{\mathrm{\ψ}}_{MAX}*\sqrt{(2*R_S*T_0)}}{p_0}$

其中，m_HAV是通过各自的激活的第一切换阀7a、7b向调节腔6供应的空气质量，其中，是通过各自的激活的第一切换阀7a、7b的质量流，其中，p₁是在空气储器5中存在的第一压力，其中，p₂是在调节腔6中存在的第二压力，其中，b是各自的激活的第一切换阀7a、7b的临界压力比，其中，ψ_MAX是通过各自的激活的第一切换阀7a、7b的最大质量流，其中，C是各自的激活的第一切换阀7a、7b的气动流导(pneumatischer Leitwert)，其中，ρ是空气密度，其中，T₀是标准状态下的绝对空气温度，其中，T是当前空气温度，其中，k是各自的激活的第一切换阀7a、7b的适应因子，其中，α_D是各自的激活的第一切换阀7a、7b的气动校正因子，其中，R_S是空气的比气体常数，其中，p₀是在标准状态下的空气的空气压力，其中，Q是各自的激活的第一切换阀7a、7b的阀横截面积。

因此，根据以上公式，由从空气储器5出发通过各自的激活的第一切换阀7a、7b的质量流的积分得出通过各自的第一激活的切换阀7a、7b流入调节腔6中的空气质量。

如果多个第一切换阀7a、7b是激活的或者说开启的，那么空气从空气储器5出发通过多个第一切换阀7a、7b流入调节腔6中，因此对于每个第一切换阀7a、7b根据上述公式独立地测定各自的空气质量m_HAV。

在测定通过各自的激活的第一切换阀7a、7b向调节腔6供应的空气质量时，优选根据图2对具有恒定质量流的超临界区域12中的各自的第一切换阀7a、7b的操控与具有非恒定质量流的亚临界区域13中的第一切换阀7a、7b的操控进行区分。从图2的曲线图可以看出，在亚临界区域13中将通过第一切换阀或者各自的第一切换阀7a、7b的质量流以椭圆来近似。

作为第一分量流入空气质量和的在调节腔6中的空气质量依赖于调节腔6中存在的第二压力、调节腔6的体积以及空气温度来测定。针对空气质量和的调节腔6中的空气质量优选按照以下等式来计算：

$m_2=\frac{p_2*V_2}{R_S*T}$

其中，m₂是调节腔6中的空气质量，其中，p₂是调节腔6中存在的第二压力，其中，V₂是调节腔6的体积，其中，T是空气温度，其中，R_S是空气的比气体常数。

作为第二分量流入空气质量和的在实施换挡过程中激活的切换缸2、3、4中的空气质量依赖于各自的切换缸2、3、4的活塞面积并且依赖于各自的切换缸2、3、4的切换行程，即依赖于最大切换行程和最小切换行程来测定。

针对空气质量和，在各自的在换挡实施过程中激活的切换缸中的空气质量优选按照以下等式来计算：

m_SZ＝ρ*V_MAX

V_MAX＝A*(l_MAX-l_MIN)

其中，m_SZ是各自的激活的切换缸2、3、4中的空气质量，其中，ρ是空气密度，其中，A是各自的激活的切换缸2、3、4的活塞面积，其中，l_MAX是各自的激活的切换缸2、3、4的最大切换行程，并且其中，l_MIN是各自的激活的切换缸2、3、4的最小切换行程。

体积V_MAX根据在变速器中挂入的挡位并且根据将由变速器进行的换挡而变化。因此，优选针对每次换挡来计算体积V_MAX。从该体积可以计算出激活的切换缸2、3、4中的空气质量。在这种情况下，可以对从空挡到一个挡位以及从一个挡位到空挡的换挡进行区分。

在图1中，切换缸2、4在活塞的两侧上具有相同的活塞面积，使得对于体积V_MAX而言以下等式适用，即：

V_MAX＝A*(l_MAX-l_MIN)。

图1的切换缸3在活塞的两侧上具有不同的活塞面积，使得对于体积V_MAX而言以下等式适用：

V_MAX＝(AL+AR)*0.5*(l_MAX-l_MIN)。

其中，AL和AR是切换缸3在活塞两侧上不同的活塞面积。

在必要的情况下，还可以向上述体积V_MAX再附加切换缸的死体积。

针对空气质量和，各自的激活的切换缸2、3、4的当前基本泄漏优选按照以下等式来计算：

$m_{L\left(k\right)}=m_{L(k-1)}+\frac{V}{R_S*T}*\stackrel{\·}{p}*t_S$

其中，m_L(k)是各自的激活的切换缸2、3、4的当前基本泄漏，其中，m_L(k-1)是各自的激活的切换缸的先前基本泄漏，其中，V是各自的激活的切换缸的体积，其中，R_S是空气的比气体常数，其中，T是空气温度，其中，是空气压力变化率，其中，t_S是采样速率。上述等式在假定体积V和空气压力变化率恒定的情况下适用。

对于每个在实施换挡时激活的切换缸，根据上述公式独立测定空气质量m_SZ和基本泄漏。

如已经实施的那样，当在规定的时间内在实施换挡期间通过第一切换阀或者每个第一切换阀7a、7b向调节腔6供应的空气质量m_HAV大于由至少两种、优选由三种组份组成的以上空气质量和时，识别到气动调节系统1的故障泄漏。通过本发明可以简单且可靠地检测气动调节系统中的故障泄漏。如果识别到故障泄漏，可以例如采用通过选择经过修改的切换顺序，以便相应地适配变速器的进一步运行。

本发明还涉及用于实施根据本发明的方法的控制器。该控制器包括用于实施根据本发明的方法的机构。该机构是硬件侧机构和软件侧机构。硬件侧机构是数据接口，以便与参与根据本发明的方法的实施的组件交换数据。例如控制器与压力传感器交换数据，该压力传感器构建在空气储器5和调节腔6中并测量压力p1、p2。控制器的硬件侧机构还涉及用于数据处理的处理器以及用于数据存储的存储器。软件侧机构是用于实施根据本发明的方法的程序模块。

附图标记列表

1 调节系统

2 调节缸

3 调节缸

4 调节缸

5 空气储器

6 调节腔

7a 切换阀

7b 切换阀

8a 切换阀

8b 切换阀

9a 切换阀

9b 切换阀

10a 切换阀

10b 切换阀

11 曲线走向

12 超临界区域

13 亚临界区域。