CN102371991B - 控制负压装置的方法和设备 - Google Patents

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Abstract

一种用于控制机动车辆气动伺服单元(3)的负压装置(2)的方法，其中负压是通过泵(6)施加于负压蓄压器(4)，具有以下步骤：确定所述负压蓄压器中的压力(p_diff；p_abs)；确定环境压力(p_amb)；调整泵控制信号(Ratio_ON，Ratio_OFF)以与环境压力(p_amb)相适应；比较所述负压蓄压器中的压力(p_diff；p_abs)和适应的泵控制信号(PMP_ON，PMP_OFF)；输出作为所述比较的函数的泵驱动信号(PUMP？ON，PUMP？OFF)。

Description

控制负压装置的方法和设备
技术领域
本发明涉及控制机动车辆的气动伺服单元的负压装置的方法，其中负压是通过泵施加在负压蓄压器上。
背景技术
负压泵(开/关模式)，其由开关控制，随着环境压力的变化而改变其开关点，例如相对于海拔高度的变化而改变。因此，随着高度增加，由所述开关控制的绝对“关”开关压力减小，且必然从某一高度开始，对于所述负压泵来说不再可能以低于预先确定的绝对压力来关闭所述泵。这意味着从这一时刻开始所述泵再也不能被关闭。关闭所述泵的所述绝对压力越低，这种故障事件的最大工作高度就越低。如果所述泵达到为环境压力的14％的最小绝对压力且如果关掉所述泵的绝对压力是海平面233毫巴，所述泵从大约1000米开始不能关闭。这会导致不必要长的泵运行时间，并因此导致使用寿命问题。
可以通过限制所述泵的运行时间结合开/关滞后作用来避免可能的泵损坏。但这仍然是涉及延长泵运行时间的妥协。
此外，还有设定固定的开关阈值来致动泵的方法，其中控制压力不随所述高度而变化。打开和关闭信号的涉及所述高度的固定值只可能与传感器有关。固定的泵开关阈值意味着随着作业高度增加，差压显著地减少。因此，在负压制动助力器调节点上的可用的潜在的减速度减小。从最大工作高度开始，打开阈值减低到0巴且所述泵不再能打开，这将导致负压供应出现故障。
发明内容
EP1311418B1描述了监控负压装置的方法，其检测系统中的吸泵或泄露缺陷。测量初始压力，并在一定时间间隔之后测量负压蓄压器中的最终压力，且将上述两个压力之间的差值与限定值比较，所述限定值也可以定义为环境压力的函数。当明显低于所述限定值时，则生成信号。
本发明的目的是改进负压装置的控制。
通过本发明的特征实现这一目的，并且在说明书中明确了本发明的优选的改进。
按照本发明的第一方面，控制机动车辆气动伺服单元的负压装置的方法，其中负压是通过泵施加在负压蓄压器上，有下列步骤：
确定所述负压蓄压器中的压力；
确定环境压力；
调整泵控制信号以适应环境压力；
比较所述负压蓄压器中的压力与适应的泵控制信号；
输出为所述比较的函数的泵驱动信号。
上述步骤不一定要按照指定的顺序执行。因此，例如，可以首先确定环境压力。
环境压力，例如，在发动机控制器中已经是可用的并因此优选地使用。用于控制所述负压装置的环境压力的值可以通过例如车载CAN总线被传输。
依照本发明的所述方法提供了泵驱动信号，其适应作业高度并防止所述泵的不正确的运转。这就是说在所有的高度所述泵可以达到所需要的关闭阈值和打开阈值。这种驱动方法使得所述泵运行时间最小化。因此，避免了所述泵的不必要的长时间运行并因此使故障和维修最小化。这一控制理念使得可以在足够的负压和最小化的泵运行时间之间达到最佳效果，且其在所有高度上都功能强劲。
所述泵控制信号可以是最重要的并且对于安全最关键的打开或者关闭信号。
所述泵控制信号的差压信号可以形成关于环境压力对应于作业高度的恒定的比率。因此对于每个作业高度所述打开限定值和关闭限定值得以最优化。
所述负压蓄压器中的压力可以以相对值来测量。则所述打开或关闭泵控制信号可用所述泵的打开或者所述泵的关闭差压阈值与环境压力之间的固定比率与环境压力的乘积来生成。这个公式使得对于所述负压蓄压器中的压力的相对测量值，可以简单地将瞬时压力环境压力考虑在内。
所述负压蓄压器中的压力可以以绝对值来测量。则所述打开或关闭泵控制信号可用环境压力与某比率的乘积生成，所述比率为1减去所述泵的打开或者所述泵的关闭差压阈值与环境压力之间的固定比率。这个公式使得对于所述负压蓄压器中的压力的绝对测量值，可以简单的将瞬时压力环境压力考虑在内。
依照本发明的另一方面，计算机程序在计算机上实现上面描述的方法。所述计算机可以是机动车辆的控制计算机或者其它计算机或者控制器。
所述计算机程序可以存储在存储器中，特别是在非易失性存储器中。这使得在例如每次新起动机动车辆之后可以快速和重复地使用所述程序。
依照该发明的另一方面，提供了用于控制机动车辆气动伺服单元的负压装置的设备，其中所述设备具有负压蓄压器，所述负压蓄压器流体地连接至泵并且负压可以施加于所述负压蓄压器上。所述设备有控制器，所述控制器有关于所述负压蓄压器中的压力和关于环境压力的信号输入和输出泵驱动信号的信号输出，其中所述控制器调整所述泵控制信号以与环境压力相适应并比较所述负压蓄压器中的压力与所述适应的泵控制信号并输出泵驱动信号。
依照本发明所述的设备提供了泵驱动信号，其适应作业高度并防止所述泵的不正确的运转。这就是说在所有的高度所述泵可以达到需要的关闭阈值和打开阈值。这种驱动方法使得所述泵运行时间最小化。因此，避免了所述泵的不必要的长时间运行并因此使故障和维修最小化。这一控制理念使得在足够的负压和最小化的泵运行时间之间可以达到最佳效果，且其最佳效果在所有高度上都作用强劲。所述设备具备简单而强壮的设计。
关于所述负压蓄压器中的压力的所述信号输入可设计为模拟信号。
所述信号输入允许高度的灵活性，因为模拟和/或数字信号可以被接收和处理。
所述控制器可处理关于所述负压蓄压器中的压力的相对信号或绝对信号。这允许使用相对的和绝对的传感器，使得所述设备可以广泛使用。
附图说明
将参考附图更详细地说明本发明，其中：
图1显示了用于控制负压装置的设备的框图，
图2显示了泵开关阈值的示图，
图3显示了关于所述负压蓄压器中的压力的相对测量的用于控制负压装置的设备的流程图，以及
图4显示了关于所述负压蓄压器中的压力的绝对测量的用于控制负压装置的设备的流程图。
所述附图只是用来解释本发明而不是来限制本发明。所述附图和所述各个部件不必按照比例。相同的参考符号表示相同的或者相似的部件。
具体实施方式
图1显示了用于控制诸如例如机动车辆的负压制动助力器3的气动伺服单元的负压装置2的设备1。所述负压装置2具有负压蓄压器4，负压蓄压器4流体地连接至制动助力器3，所述制动助力器3由制动踏板5激活。所述负压蓄压器4也流体地连接至所述机动车辆发动机的进气歧管(未图示)。一支线从该连接线分支出来至泵6，例如电动吸泵。通常在上述连接线中设置止回阀并只允许从所述负压蓄压器4到所述进气线的流。所述泵6可施加负压于所述负压蓄压器4上。
气流及其方向由流体管路中的箭头表示。所述负压装置2包含所述负压蓄压器4，所述泵6和所述流体管路。
控制器7，诸如例如计算机、微控制器或其它计算机通过信号线9连接至压力传感器8。所述压力传感器8测量所述负压蓄压器4中的压力。所述压力传感器8的信号被所述控制器7经由信号输入10接收。环境压力传感器11通过另一个信号线12和另一个信号输入13连接至所述控制器7。环境压力传感器11也可被集成到所述压力传感器8中；在这种情况下，所述压力传感器8通过所述信号线9提供两个测量值。所示的所述信号线，可以是单独的线、总线系统或者总线系统的一部分。也可以在机动车辆的不同系统中测量环境压力并且之后所述控制器7的关于环境压力的测量值通过信号线是可用的，而不用将所述控制器7直接连接到所述传感器。
所述控制器7具有通过控制线15连接至所述泵6的信号输出14。所述控制线15还可包含电子组件，例如继电器。所述泵由所述控制器7基于接收到的测量值来控制。
所述控制器7包含非易失性存储器16，例如ROM(只读存储器)或闪存，在其中存储一个或多个程序。所述程序控制所述负压装置2。
图2描述了使用所述泵的开/关开关阈值的所述泵的驱动，所述驱动适应于作业高度。在x轴以米为单位给出了海拔高度，而在y轴以毫巴为单位标绘了所述压力。
曲线17显示了随着高度增加而减小的环境压力的曲线。使用曲线18显示了标绘的相对于所述高度的所述泵的差压的最可能的增加。曲线19显示了所述泵打开阈值或者所述泵的开开关阈值的差压，以及曲线20表示所述泵关闭阈值或者所述泵的关开关阈值的差压。
所述泵的开/关开关阈值相对于所述作业高度的适应导致了所述差分泵开/关开关压力与环境压力的恒定或者近似恒定的比率，其在图2中通过相对于关于环境压力的所述曲线17的近似平行的关于开/关开关阈值的所述曲线19和20来显示。所述开/关泵控制信号相对于所述作业高度的适应优化了所述泵的运行时间并且避免驱动故障产生。
图3显示了用于控制所述泵6的程序，所述程序存储于所述存储器16中并由所述控制器7来运行。所述压力传感器8提供相对压力信号p_diff，其可以由所述控制器7中的放大器来放大。所述环境压力传感器11，例如发动机控制模块ECM的组件，例如通过CAN(控制器局域网)总线，提供表示环境压力的信号p_amb。
所述差压阈值PUMPON与环境压力的恒定比率形成并表示为Ratio_ON(框21)。在框22中，按照下面的公式来对应高度调整所述泵控制信号PMP_ON以作为差压信号
PMP_ON＝Ratio_ON*p_amb。
在框23和24中，将所述泵控制信号PMP_ON与所述相对压力信号p_diff相比较。如果p_diff小于PMP_ON，在框25中产生泵驱动信号并将其输出到所述泵以起动后者。如果p_diff大于PMP_ON，在框26中检查所述泵状态(PMPMODE)是否是激活的。如果不是，在框27中产生所述泵驱动信号PUMPOFF并将其输出到所述泵。如果所述状态是激活的，所述系统分支到框28，其为用于关掉所述泵的例程部分且其功能在后面解释。
在框29中，所述差压阈值PUMPOFF与环境压力的恒定比率形成并表示为Ratio_OFF。在框30中按照下面的公式来对应高度调整所述泵控制信号PMP_OFF作为差压信号
PMP_OFF＝Ratio_OFF*p_amb。
在框28和31，将所述泵控制信号PMP_OFF与所述相对压力信号p_diff相比较。如果p_diff小于PMP_OFF，在框32中产生泵驱动信号PUMPON并将其输出到所述泵以保持后者处于激活状态。如果p_diff大于PMP_OFF，在框33中产生所述泵驱动信号PUMPOFF并将其输出到所述泵以关闭后者。
图4显示了另一个用于控制所述泵6的程序，所述程序存储于所述存储器16中并由所述控制器7来运行。在这里，所述压力传感器8提供绝对压力信号p_abs。与此相对应，在框22中调整所述泵控制信号PMP_ON以作为绝对压力信号。在这里，1减去关于PUMPON的恒定比率。随后以环境压力乘以上述差值。在框23中，对比图3，将所述绝对压力p_abs提供进来并用于比较所述负压蓄压器中的压力和所述泵控制信号PMP_ON。在框24中，是/否信号互换。框23到27中的进一步的比较和处理与图3中的所述过程相同。因此，在这些框中也考虑了所述绝对压力。
在关闭逻辑分支，在框30中还调整所述泵控制信号PMP_OFF以作为绝对压力信号，即在这里生成1和关于PUMPOFF的所述恒定比率之间的差，且用环境压力p_amb与所述差相乘。在框28中对比图3，将所述绝对压力p_abs提供进来并用于比较所述负压蓄压器中的压力和所述泵控制信号PMP_OFF。在框31中，是/否信号互换，即，对于生成所述泵驱动信号PUMPON和PUMPOFF，互换所述是和否信号。

Claims (13)

1.一种用于控制机动车辆气动伺服单元(3)的负压装置(2)的方法，其中负压是通过泵(6)施加于负压蓄压器(4)，具有以下步骤：
确定所述负压蓄压器中的压力(p_diff；p_abs)；
确定环境压力(p_amb)；
调整泵控制信号(PMP_ON，PMP_OFF)以与环境压力(p_amb)相适应；
比较所述负压蓄压器中的压力(p_diff；p_abs)和适应的泵控制信号(PMP_ON，PMP_OFF)，所述泵控制信号(PMP_ON，PMP_OFF)是使用打开或关闭所述泵的差压阈值相对于环境压力的恒定比率(Ratio_ON，Ratio_OFF)与环境压力(p_amb)的乘积生成的，其中相对于作业高度所述泵控制信号(PMP_ON，PMP_OFF)的差压信号形成关于环境压力(p_amb)的恒定比率；
输出作为比较的函数的泵驱动信号(PUMPON，PUMPOFF)，所述泵驱动信号适应作业高度并防止所述泵的不正确的运转。
2.一种用于控制机动车辆气动伺服单元(3)的负压装置(2)的方法，其中负压是通过泵(6)施加于负压蓄压器(4)，具有以下步骤：
确定所述负压蓄压器中的压力(p_diff；p_abs)；
确定环境压力(p_amb)；
调整泵控制信号(PMP_ON，PMP_OFF)以与环境压力(p_amb)相适应；
比较所述负压蓄压器中的压力(p_diff；p_abs)和适应的泵控制信号(PMP_ON，PMP_OFF)，所述泵控制信号(PMP_ON，PMP_OFF)是使用环境压力(p_amb)与差值的乘积生成的，所述差值为1减去所述泵的打开或者所述泵的关闭差压阈值与环境压力之间的恒定比率(Ratio_ON，Ratio_OFF)，其中相对于作业高度所述泵控制信号(PMP_ON，PMP_OFF)的差压信号形成关于环境压力(p_amb)的恒定比率；
输出作为比较的函数的泵驱动信号(PUMPON，PUMPOFF)，所述泵驱动信号适应作业高度并防止所述泵的不正确的运转。
3.如权利要求1或2所述的用于控制机动车辆气动伺服单元(3)的负压装置(2)的方法，其特征在于，所述泵控制信号(PMP_ON，PMP_OFF)为打开和关闭信号。
4.如权利要求1所述的用于控制机动车辆气动伺服单元(3)的负压装置(2)的方法，其特征在于，所述负压蓄压器中的压力(p_diff；p_abs)是以相对值来测量的。
5.如权利要求2所述的用于控制机动车辆气动伺服单元(3)的负压装置(2)的方法，其特征在于，所述负压蓄压器中的压力(p_diff；p_abs)是以绝对值来测量的。
6.一种用于控制机动车辆气动伺服单元(3)的负压装置(2)的系统，其中当其运行在计算机上时，其实现权利要求1到5之一所述的方法。
7.如权利要求6所述的系统，其特征在于，所述系统存储于存储器(16)中。
8.如权利要求6所述的系统，其特征在于，所述系统存储在非易失性存储器中。
9.一种用于控制机动车辆气动伺服单元(3)的负压装置(2)的设备，其中所述负压装置(2)具有负压蓄压器(4)，所述负压蓄压器(4)流体连接至泵(6)且可被施以负压，具有控制器(7)，所述控制器(7)具有关于所述负压蓄压器中的压力(p_diff；p_abs)和关于环境压力(p_amb)的信号输入(10、13)以及用于输出泵驱动信号(PUMPON，PUMPOFF)的信号输出(14)，其中所述控制器(7)将泵控制信号与环境压力(p_amb)相适应并将所述负压蓄压器中的压力(p_diff；p_abs)与所述适应的泵控制信号(PMP_ON，PMP_OFF)进行比较并输出泵驱动信号(PUMPON，PUMPOFF)，所述泵控制信号(PMP_ON，PMP_OFF)是使用打开或关闭所述泵的差压阈值相对于环境压力的恒定比率(Ratio_ON，Ratio_OFF)与环境压力(p_amb)的乘积生成的，其中相对于作业高度所述泵控制信号(PMP_ON，PMP_OFF)的差压信号形成关于环境压力(p_amb)的恒定比率，所述泵驱动信号适应作业高度并防止所述泵的不正确的运转。
10.一种用于控制机动车辆气动伺服单元(3)的负压装置(2)的设备，其中所述负压装置(2)具有负压蓄压器(4)，所述负压蓄压器(4)流体连接至泵(6)且可被施以负压，具有控制器(7)，所述控制器(7)具有关于所述负压蓄压器中的压力(p_diff；p_abs)和关于环境压力(p_amb)的信号输入(10、13)以及用于输出泵驱动信号(PUMPON，PUMPOFF)的信号输出(14)，其中所述控制器(7)将泵控制信号与环境压力(p_amb)相适应并将所述负压蓄压器中的压力(p_diff；p_abs)与所述适应的泵控制信号(PMP_ON，PMP_OFF)进行比较并输出泵驱动信号(PUMPON，PUMPOFF)，所述泵控制信号(PMP_ON，PMP_OFF)是使用环境压力(p_amb)与差值的乘积生成的，所述差值为1减去所述泵的打开或者所述泵的关闭差压阈值与环境压力之间的恒定比率(Ratio_ON，Ratio_OFF)，其中相对于作业高度所述泵控制信号(PMP_ON，PMP_OFF)的差压信号形成关于环境压力(p_amb)的恒定比率，所述泵驱动信号适应作业高度并防止所述泵的不正确的运转。
11.如权利要求9或10所述的用于控制机动车辆气动伺服单元(3)的负压装置(2)的设备，其特征在于，关于所述负压蓄压器中的压力(p_diff；p_abs)的所述信号输入(10、13)被设计为模拟信号。
12.如权利要求9所述的用于控制机动车辆气动伺服单元(3)的负压装置(2)的设备，其特征在于，所述控制器(7)处理关于所述负压蓄压器(4)中的压力的相对信号。
13.如权利要求10所述的用于控制机动车辆气动伺服单元(3)的负压装置(2)的设备，其特征在于，所述控制器处理关于所述负压蓄压器(4)中的压力的绝对信号。
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