CN106585598B - 用于确定制动助力器内的压力的方法和启动/停止控制装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于确定制动助力器内压力(2)的方法，制动助力器凭借至少一个主制动缸而被用于致动制动系统并且凭借止回阀以流体传导的方式连接到内燃发动机的进气歧管。由主制动缸的致动所产生的制动助力器内降低的压力损失(5)与制动助力器内的降低压力增益(6)平衡，降低压力增益(6)由制动助力器压力(2)和进气歧管压力(4)之间的压力差产生。凭借制动助力器和进气歧管之间的时间进展的空气质量流(8)来计算制动助力器内的降低压力增益(6)。本发明进一步涉及用于机动车辆的启动/停止的装置，该装置被构造用于实施该方法。

Description

用于确定制动助力器内的压力的方法和启动/停止控制装置
技术领域
本发明涉及用于确定制动助力器内的压力的方法以及启动/停止控制装置，该启动/停止控制装置在制动助力器内压力不足的情况下独立重启机动车辆的内燃发动机。
背景技术
在具有自动启动/停止系统的机动车辆中，内燃发动机或内燃马达在不需要驱动力时(例如在等待前方的交通灯时)可以自动停止——也就是说，被关闭——并且在驾驶员再次要求驱动力时再次自动启动，也就是说发动。这样的启动/停止操作降低燃料消耗以及污染和噪音排放。
在具有利用主制动缸和自动启动/停止系统致动机动车辆制动系统的低压制动助力器的机动车辆中，必须监测制动助力器内的压力或降低的压力，从而确保一直存在足够的可用辅助制动力。当内燃发动机是关于制动助力器的唯一降低压力源并且内燃发动机不运行时，不会产生降低的压力。当在这种情况下驾驶员致动制动器时，制动助力器内的降低压力迅速降低至辅助制动力不足的值为止。出于安全原因以及与驾驶员旨在最小可能度地注意到自动启动/停止系统的影响的背景相违背，这是不期望的。
为了能够再次立即启动内燃发动机，降低压力传感器可以被设置在制动助力器上并且当前降低压力值可以与阈值比较，其中内燃发动机在降低压力值落到阈值以下时再次启动。然而，这样的传感器意味着另外的硬件复杂性。
由此可以例如从专利文献DE 600 11 382 T2中得知用于确定制动助力器中压力的方法，制动助力器被用于致动制动系统并且凭借止回阀连接到内燃发动机的进气歧管。该方法包括识别制动循环，这可以例如凭借液压制动压力和利用进气歧管内压力来实现。在确定循环期间，当先前确定的制动助力器内的压力大于进气歧管内的压力时，新确定的制动助力器压力等同于进气歧管压力减去一常数，该常数校正归因于止回阀的压力降。
例如专利文献DE 10 2009 027 337 A1进一步公开了一种用于估算机动车辆制动助力器和启动/停止控制装置内的降低压力的方法，该方法不需要位于制动助力器上的任何降低压力传感器。仅基于主制动缸内存在的液压和机动车辆内燃发动机的马达速度来实施降低压力的估算，马达速度驱动真空泵以提供制动助力器的降低压力。
专利文献EP 1 270 308 A2公开一种用于估算机动车辆制动助力器和启动/停止装置内降低压力的方法，该方法也不需要位于制动助力器上的任何降低压力致动器。基于主制动缸内的液压压力、通过机动车辆内燃发动机提供的降低压力以及制动踏板已经被压下的量来实施降低压力的估算。
发明内容
在这样的背景下，本发明的目标是在硬件复杂性尽可能小的情况下实现简单但更准确地确定制动助力器内的当前压力，尤其是降低压力。
该目的通过具有下列实施例中的特征的方法和启动/停止控制装置来实现。本发明其它尤其有利的实施例也在下文公开。
应指出的是，在下列说明书中单独阐明的特征可以以任何技术上有利的方式彼此组合并且阐明本发明另外的实施例。说明书尤其结合附图另外描述和说明了本发明。
根据本发明，在用于确定制动助力器(尤其是降低压力制动助力器)内的压力(尤其是降低压力)的方法中，由主制动缸的致动产生的制动助力器内的降低压力损失与制动助力器内的降低压力增益平衡，降低压力增益由制动助力器压力和进气歧管压力之间的压力差产生，其中制动助力器被用于凭借至少一个主制动缸致动制动系统并且凭借止回阀以流体传导的方式连接到内燃发动机的进气歧管。
总体上，使用制动系统的每个主制动缸的致动——也就是说每个制动请求——引起制动助力器内的降低压力损失。然而作为制动助力器压力和进气歧管压力之间的对应压力差的结果，由于制动助力器凭借止回阀以流体传导的方式连接到进气歧管，因此实现制动助力器内降低压力增益以改善由制动助力器产生的制动支持力是可行的。
根据本发明，为了确定当前制动助力器压力，上述制动助力器内的降低压力损失在制动助力器内与上述降低压力增益平衡。也就是说，根据本发明作为平衡的结果，连续或几乎连续地将时间进展的降低压力损失和时间进展的降低压力增益加起来，其中降低压力损失具有与降低压力增益颠倒的前缀。根据暂时连续或几乎连续确定的降低压力损失和降低压力增益的数学平衡，之后可以计算或估算当前存在于制动助力器内的任何时刻的压力，尤其是可用于支持制动力的降低的压力。
在该示例中，本发明进一步规定凭借制动助力器和进气歧管之间的时间进展的空气质量流来计算制动助力器内的降低压力增益。这实现了简单但同时非常准确的在任何时刻存在于制动助力器内的产生压力的计算，尤其是降低压力。
由于制动助力器和进气歧管之间的空气质量流通过制动助力器压力和进气歧管压力之间的当前压力差来确定，而当前制动助力器压力例如已经由根据本发明前文的计算获知，因此为了计算制动助力器内的降低压力增益，仅需要将当前进气歧管压力作为另外的输入变量。
由于进气歧管内的进气歧管压力可以例如凭借进气歧管压力传感器检测到——进气歧管压力传感器在任何情形下存在于现代车辆中，因此在这样的车辆内实施本发明根本不需要任何附加硬件，但替代地，单独在软件方面实施，例如凭借车辆的电子控制装置，优选地凭借电子制动控制装置，例如ESP控制装置(ESP:电子稳定程序)。因此，可以以极其简单和准确的方式优化内燃发动机的停止时间并且因此可以最小化燃料消耗和污染排放。
根据本发明的有利的实施例，另外根据止回阀的开放度确定制动助力器内的降低压力增益。由于止回阀以开放程度表示关于制动助力器和进气歧管之间空气质量流的或多或少的大的障碍并且相应地引起止回阀处的压力损失，因此可以进一步改善由制动助力器压力和进气歧管压力之间的压力差产生的降低压力增益的准确计算。
本发明另一有优势的实施例规定基于制动助力器压力和进气歧管压力之间的压力差计算止回阀的开放度。由于该开放度仅由该压力差计算，因此不需要另外的硬件复杂性以另外的方式检测止回阀的开放度。
为了更进一步地改善制动助力器内降低压力增益的精确计算，根据本发明另一有优势的实施例，制动助力器内的降低压力增益在进气歧管压力大于或等于制动助力器压力时计算为零。在该情形下，止回阀以这样的方式被设置并且配置在制动助力器和内燃发动机的进气歧管之间，即，在任何情形下止回阀阻止空气质量流从进气歧管到制动助力器，而在制动助力器压力比进气歧管压力大到足够的程度时容许空气质量流从制动助力器到进气歧管。根据内燃发动机的当前操作状态，可以临时存在与制动助力器内相比更高的进气歧管内的进气歧管压力，尤其例如在内燃发动机被涡轮增压器增压的情况下，从而在该情形下没有从进气歧管到制动助力器的空气质量流。根据该实施例以精确的方式描述该状态。
优选地，根据本发明另一有优势的实施例，为了计算制动助力器和进气歧管之间的空气质量流，仅将当前制动助力器压力和这个时刻存在于进气歧管内的进气歧管压力用作输入变量，其中根据本发明最近一次确定的制动助力器压力被用作当前制动助力器压力。也就是说，根据本发明已经确定的制动助力器压力再生以计算当前空气质量流。
本发明用于精确计算制动助力器内的降低压力损失的另一有优势的实施例规定仅使用存在于主制动缸内的液压压力和存在于制动助力器的环境内的环境压力来计算制动助力器内的降低压力损失。也就是说，通过存在于主制动缸内的液压压力以及通过存在于制动助力器环境内的环境压力来确定由主制动缸致动产生的制动助力器内的降低压力损失。由于例如可以凭借在任何情形下存在于现代车辆内的液压压力传感器来检测主制动缸内的液压压力，因此当前实施例在这样车辆内的实施仅需要用于检测环境压力的传感器，而在该情况下总体降低了另外的硬件复杂性。
在主制动缸内的液压压力总体增加至上限——所谓的制动助力器的水平控制点(“耗尽”)——的情况下，由制动助力器增加的制动力引起降低压力损失增加，在水平控制点当进一步致动制动踏板时，不能通过制动助力器获得另外可用的辅助制动力并且因此制动助力器内的降低压力损失变为零。同样可以考虑到的事实是，根据主制动缸内的实际液压压力确定制动助力器内的降低压力损失，其考虑到制动助力器内的降低压力损失被计算为零的耗尽点。
根据本发明又一有利的实施例，根据本发明确定的制动助力器压力被用于确定具有自动启动/停止机构的机动车辆的内燃发动机在什么时候想要再次启动。尤其地，根据本发明数学确定的制动助力器压力可以例如与可预定压力阈值比较，在该阈值以上内燃发动机再次启动从而从进气歧管为制动助力器提供压力，尤其是降低的压力，并且因此在任何时刻通过制动助力器确保制动力支持。
本发明又一有优势的实施例进一步规定根据本发明确定的制动助力器压力被用于确定内燃发动机的发动机控制器在什么时候以这样的操作模式操作内燃发动机，即，提供低于制动助力器内的降低压力增益的内燃发动机的进气歧管内的进气歧管压力，从而降低制动助力器压力并且因此在任何时刻通过制动助力器确保制动力的支持。尤其地，当根据本发明确定的制动助力器压力在预定压力阈值之上时总能使用该操作模式。
本发明再一有利的实施例规定凭借液压压力传感器检测主制动缸内的液压压力和/或凭借环境压力传感器检测制动助力器环境内存在的环境压力和/或凭借进气歧管压力传感器检测进气歧管内的压力，进气歧管压力传感器确定进气歧管内的绝对压力。
参照上述说明，可以看出的是，根据本发明的用于确定制动助力器内压力的方法最多需要将存在于主制动缸内的液压压力、存在于制动助力器环境内的环境压力以及存在于进气歧管内的进气歧管压力作为未知输入变量，该方法与制动助力器内的降低压力损失和降低压力增益的计算相关。
根据本发明的另一方面，提供一种在制动助力器内的压力不足的情况下独立重启机动车辆内的内燃发动机的启动/停止控制装置。该制动助力器凭借至少一个主制动缸而被用于致动制动系统，并且凭借止回阀以流体传导的方式连接到内燃发动机的进气歧管，该进气歧管容许空气流从制动助力器到进气歧管但在任何情形下阻止沿相反方向的空气流。有利地，控制装置包含唯一并且专用的用于检测存在于主制动缸内的液压压力的液压压力传感器、用于检测存在于制动助力器的环境内的环境压力的环境压力传感器以及用于检测存在于进气歧管内的进气歧管压力的进气歧管压力传感器，并且该装置被构造用于实施例根据其中一个上述实施例的方法。
而且，本发明提供用于控制机动车辆内燃发动机的操作模式的发动机控制装置。发动机控制装置被构造用于实施根据上述其中一个实施例所述的方法并且进一步配置为以这样的方式选择内燃发动机的操作模式选择，即，在制动助力器内的压力不足的情况下，在内燃发动机的进气歧管内提供低于制动助力器内的降低压力增益的进气歧管压力，从而降低制动助力器压力并且因此在任何时刻通过制动助力器确保制动力支持。制动助力器凭借至少一个主制动缸而被用于致动制动系统并且凭借止回阀以流体传导的方式连接到内燃发动机的进气歧管，该进气歧管可以容许空气流从制动助力器到进气歧管，而在任何情形下都阻止沿相反方向的空气流。有利地，控制装置包含唯一并且专用的用于检测存在于主制动缸内的液压压力的液压压力传感器、用于检测存在于制动助力器的环境内的环境压力的环境压力传感器以及用于检测存在于进气歧管内的进气歧管压力的进气歧管压力传感器。
附图说明
本发明的其它特征和有利之处可以从本发明实施例的下列说明书中知晓，下列说明并非旨在理解为限制而是在下文参照附图更详细地进行说明。在示意性附图中：
图1是根据本发明的用于确定制动助力器内的压力的方法的框图，制动助力器内的压力与主制动缸内存在的液压压力、制动助力器的环境内存在的环境压力以及进气歧管内存在的进气歧管压力相关；
图2是根据本发明的用于计算制动助力器内降低压力增益的第一框图示意图；以及
图3是用于计算图2的降低压力增益的第二更具体的框图。
具体实施方式
在不同附图中，在它们的功能方面等同的部件总是设置有相同的附图标记，从而总体也仅对它们进行一次描述。
图1是根据本发明的用于确定制动助力器(未示出)内压力2的方法1的框图，制动助力器内的压力与存在于主制动缸(也未示出)内的液压压力3、存在于制动助力器的环境内的环境压力20以及存在于进气歧管(未示出)内的进气歧管压力4相关。制动助力器凭借主制动缸来致动机动车辆(同样未示出)的制动系统(未示出)。而且，制动助力器凭借止回阀以流体传导的方式连接到机动车辆内燃发动机的进气歧管。止回阀在该情形下设置并且构造为在任何情况下容许空气流从制动助力器到进气歧管但阻止空气流从进气歧管到制动助力器。制动助力器压力2、环境压力20和进气歧管压力4在各种情况下是绝对压力。在该示例所示的方法1的实施例中，进气歧管压力4凭借设置在进气歧管内的进气歧管压力传感器(未示出)检测并且供应到控制装置(同样未示出)，从而实施根据本发明的方法，例如直接凭借硬连线或凭借如CAN的通信总线。以类似的方式，在该示例所示的实施例中，液压压力3凭借液压压力传感器检测并且环境压力20凭借环境压力传感器检测并且同样硬连线到控制装置或利用通信总线引导。
从图1中可以看出，液压压力3、环境压力20和进气歧管压力4是方法1仅有的输入变量，该方法输出变量提供制动助力器压力2。液压压力3和环境压力20被提供给功能框5，在功能框5中计算制动助力器内的降低压力损失，其作为主制动缸制动的结果。可以例如根据相同申请人的专利申请DE 10 2009 027 337 A1公开的方法实施这样的计算，在此通过引用包含该专利的全部内容。优选地，根据主制动缸内存在的液压压力以及制动助力器环境内存在的环境压力计算制动助力器内降低压力损失，其中同样将制动助力器所谓的水平控制点(耗尽)的达到纳入考量。在上述专利申请中公开了这样的方法，因此这里不需要更详细地说明。
从图1中可以看出，进气歧管压力4被提供到功能框6，其中制动助力器内的降低压力增益被计算为制动助力器压力2和进气歧管压力4之间的压力差的结构。降低压力损失5和降低压力增益6在积算仪7中被平衡，也就是说，作为平衡时间进展的降低压力损失5以及时间进展的降低压力增益6总体通过积算仪7连续或几乎连续的加和的结果，其中降低压力损失5具有相对于降低压力增益6颠倒的前缀。由制动助力器内的降低压力损失5和降低压力增益6的暂时连续或几乎连续的平衡产生当前制动助力器压力2。
而且，在图1中可以看出，已经通过上述方式确定的制动助力器压力2被提供到功能框5和功能框6两者，也即是说再生。
图2是根据本发明的用于计算制动助力器内的降低压力增益6的第一框图。根据本发明通过制动助力器和进气歧管之间的时间进展的空气质量流8来计算制动助力器内的降低压力增益6，其中在图2中示出的方法1的实施例中，设置在制动助力器和进气歧管之间的止回阀的影响也被纳入考量。尤其地，止回阀的开放度对制动助力器和进气歧管之间的有效流体横截面10有影响。这在功能框9中确定并且相应地在空气质量流8的计算中被纳入考量。
由图2进一步看出地，在图2所示的方法1的实施例中，由止回阀释放的有效流体横截面10仅由先前确立的制动助力器压力2和进气歧管压力4来计算。制动助力器和进气歧管之间的空气质量流8之后在功能框11中计算。
图3是用于计算来自图2的降低压力增益6的第二更具体的框图。如已经描述的，制动助力器内降低压力增益6被计算为制动助力器压力2和进气歧管压力4的压力差的结果。
图3在功能框12中示出了基于输入变量制动助力器压力2和进气歧管压力4计算与空气流相关的等熵排放函数(isentropic discharge function)Ψ，空气流从制动助力器到进气歧管。等熵排放函数Ψ的计算总体是已知的并且因此在该点的说明是多余的。
在多路转换器x中用常数13乘以计算结果12。应注意到的是，图3中所有的相乘的功能框被标识有“x”。常数13用作适应或补偿图3中示出的计算的校正因子。
而且，在功能框14中，计算存在于制动助力器或它的真空腔内的空气的空气密度。在该计算中，先前确定的制动助力器压力2和在制动助力器内的空气温度15(干燥气体的温度)作为输入变量而被包括。在图3所示的方法中将空气温度15假设为常数并且在所示的情形中对应于制动助力器的环境温度。当然，也可以凭借对应温度传感器来确定空气温度15。计算结果14之后与常数“2”和先前确定的制动助力器压力2的乘积相乘。之后从该相乘的结果计算平方根(“sqrt”)。
在用于计算通过止回阀释放的有效流体横截面10的另一步骤中，由止回阀最大释放的流体横截面的直径16进行平方并且乘以常数“pi/4”，提供最大流体横截面积。
而且，在功能框17中，计算先前确定的制动助力器压力2和进气歧管压力4之间的差。该值作为输入变量被提供给功能框18，从而限制功能框17中先前计算的压力差。也就是说，在功能框18中，止回阀的封闭性被纳入考量，也就是说，止回阀的性能仅容许从制动助力器到进气歧管的空气质量流的流动方向(止回阀的开放状态)，而阻止相反的流动方向(止回阀的关闭状态)。
在后续功能框19中，根据先前在功能框18内确定的与止回阀最大可能开口相关的受限压力差来计算止回阀的相关开放程度。因此确定的相关值乘以先前确立的最大流体横截面并且根据制动助力器和进气歧管之间的当前压力差产生止回阀的当前有效流体横截面10。
有效流体横截面10之后乘以先前确定的平方根求根结果并且最后乘以开始确定的关于排放函数Ψ与常数13乘积所确定的结果，从而最终获得空气质量流8。
优选地，根据本发明的方法被用于具有自动启动/停止系统的机动车辆，以确定内燃发动机在什么时候想要再次启动。而且，根据本发明的方法可以用于确定内燃发动机的发动机控制器在什么时候以这样的操作模式操作内燃发动机，即，在内燃发动机的进气歧管内，提供对于制动助力器内的降低压力增益而言更小的进气歧管压力，从而降低制动助力器压力。在两种情形下，自动启动/停止系统和发动机控制器各自包含控制装置并且优选地是用于确定存在于主制动缸内的液压压力(制动压力)的专用液压压力传感器、用于确定存在于制动助力器的环境内的环境压力的环境压力传感器以及用于确定存在于进气歧管内的进气歧管压力的进气歧管压力传感器。
根据本发明的上述方法以及根据本发明的启动/停止控制装装置以及根据本发明的发动机控制装置并非限于这里公开的实施例，而是也包括具有相同效果的另外的实施例。由此例如也可以想到的是，存在于进气歧管内的进气歧管压力可替代地以纯数学方式通过进气歧管压力传感器来确定，例如基于内燃发动机的速度和/或存在于进气歧管内的空气质量流。
在优选实施例中，根据本发明的方法被用于数学上确定液压机动车辆制动系统的制动助力器内的压力。
附图标记列表
1根据本发明的方法
2制动助力器压力pbo(t)
3液压压力
4进气歧管压力pMAP(t)
5由主制动缸的致动产生的制动助力器内的降低压力损失的计算
6由制动助力器压力2和进气歧管压力4之间的压力差产生的制动助力器内的降低压力增益的计算
7积算仪
8空气质量流
9止回阀对制动助力器和进气歧管之间的空气质量流8的影响的计算
10有效流体横截面ARV(t)
11作为制动助力器压力2、进气歧管压力4和有效流体横截面10的函数的空气质量流8的计算
12排放函数Ψ的计算
13常数μ
14制动助力器内空气密度的计算
15空气温度
16由止回阀释放的最大流体横截面的直径
17来自制动助力器压力2和进气歧管压力4的差的计算
1817中计算的压力差的限制
19止回阀相关开放程度的确定
20环境压力
x倍增器
sqrt平方根的计算

Claims (8)

1.一种用于确定制动助力器内的制动助力器压力(2)的方法，所述制动助力器凭借至少一个主制动缸而被用于致动制动系统并且凭借止回阀以流体传导的方式连接到内燃发动机的进气歧管，其中由所述主制动缸的致动产生的所述制动助力器内的降低压力损失(5)与所述制动助力器内的降低压力增益(6)平衡，所述降低压力增益(6)由所述制动助力器压力(2)和进气歧管压力(4)之间的压力差产生，
其特征在于，
基于所述制动助力器和所述进气歧管之间的时间进展的空气质量流(8)来计算所述制动助力器内的所述降低压力增益(6)；
根据止回阀的开放度来确定所述制动助力器内的所述降低压力增益(6)，以及基于所述制动助力器压力(2)和所述进气歧管压力(4)之间的压力差来计算所述止回阀的开放度。
2.根据权利要求1所述的方法，
其特征在于，
所述制动助力器内的所述降低压力增益(6)在所述进气歧管压力(4)大于或等于所述制动助力器压力(2)时计算为零。
3.根据权利要求1所述的方法，
其特征在于，
为了计算所述制动助力器和所述进气歧管之间的所述空气质量流(8)，仅将当前制动助力器压力(2)以及进气歧管压力(4)用作输入变量，其中最近一次确定的制动助力器压力(2)被用作所述当前制动助力器压力(2)。
4.根据权利要求1所述的方法，
其特征在于，
进气歧管压力传感器检测存在于所述进气歧管内的所述进气歧管压力(4)。
5.根据权利要求1所述的方法，
其特征在于，
仅使用所述主制动缸内存在的液压压力(3)和所述制动助力器的环境内存在的环境压力(20)计算所述制动助力器内的所述降低压力损失(5)。
6.根据权利要求1所述的方法，
其特征在于，
所确定的所述制动助力器压力(2)在具有自动启动/停止机构的机动车辆内被用于确定所述内燃发动机在什么时候需要再次启动。
7.根据权利要求6所述的方法，
其特征在于，
所确定的所述制动助力器压力(2)被用于确定所述内燃发动机的发动机控制器在什么时候以这样的操作模式操作所述内燃发动机，即，在所述内燃发动机的所述进气歧管内提供低于所述制动助力器内的所述降低压力增益(6)的进气歧管压力(4)，从而降低制动助力器压力(2)。
8.一种在制动助力器内的压力(2)不足的情况下独立重启机动车辆内的内燃发动机的启动/停止控制装置，所述制动助力器凭借至少一个主制动缸而被用于致动制动系统并且凭借止回阀以流体传导的方式连接到所述内燃发动机的进气歧管，其中所述控制装置仅包含用于检测存在于所述主制动缸内的液压压力(3)的液压压力传感器、用于检测存在于所述制动助力器的环境内的环境压力(20)的环境压力传感器以及用于检测存在于所述进气歧管内的进气歧管压力(4)的进气歧管压力传感器，并且所述控制装置被构造用于实施根据上述权利要求中任一项所述的方法。
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