DE10105638B4 - Method for protecting the brakes of a motor vehicle against thermal overload - Google Patents
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Abstract
Verfahren zum Schutz der Bremsen eines Kraftfahrzeugs vor einer thermischen Überbeanspruchung, bei dem in Abhängigkeit von Fahrzeugbetriebsparametern ein bremskritischer Fahrzustand, in dem bei einer Vollbremsung an den Bremsen des Kraftfahrzeugs infolge des mit einer etwaigen Bremsung verbundenen Energieeintrags eine starke Abnahme des Reibwerts der Bremse auftreten würde, erfaßt und ein den bremskritischen Fahrtzustand kennzeichnendes Signal generiert wird, dadurch gekennzeichnet, dass bei Feststellung eines solchen bremskritischen Fahrzustandes die Beschleunigungsfähigkeit des Motors unter Eingriff in das Motormanagement vermindert wird, und nach einer Beendigung des bremskritischen Fahrzustandes die Verminderung der Beschleunigungsfähigkeit des Motors zurückgenommen wird.Method for protecting the brakes of a motor vehicle against thermal overload, in which, depending on vehicle operating parameters, a braking-critical driving condition in which, during a full braking on the brakes of the motor vehicle as a result of the energy input associated with a possible braking, a strong decrease of the friction coefficient of the brake would occur detected and the brake critical driving condition characterizing signal is generated, characterized in that upon detection of such a critical braking driving condition, the acceleration capability of the engine is reduced by engaging in the engine management, and after a termination of the critical braking driving condition, the reduction in the acceleration capability of the engine is withdrawn.
Description
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Schutz der Bremsen eines Kraftfahrzeugs vor einer thermischen Überbeanspruchung.The invention relates to a method for protecting the brakes of a motor vehicle from thermal overload.
An den Bremsen eines Kraftfahrzeugs können bei einer intensiven Beanspruchung sehr hohe Temperaturen auftreten. Die Leistungsfähigkeit der Bremsen wird durch den Reibwert zwischen den Bremsbelägen und den Bremsscheiben bestimmt. Bei herkömmlichen Fahrzeugbremsen nimmt der Reibwert der Bremsbeläge bei Temperaturen oberhalb von 600 Grad Celsius sehr stark ab, so daß sich bei derartigen Temperaturen an den Bremsen das Bremsvermögen verschlechtert und sich damit der Bremsweg verlängert. Dieser Effekt ist auch als Bremsenfading bekannt. Bei Fahrzeugen mit einer Antiblockiereinrichtung kann es in diesem Fall zu einem Aussetzen der Bremsregelung kommen.At the brakes of a motor vehicle very high temperatures can occur under intense stress. The performance of the brakes is determined by the coefficient of friction between the brake pads and the brake discs. In conventional vehicle brakes, the friction coefficient of the brake pads at temperatures above 600 degrees Celsius decreases very sharply, so that at such temperatures on the brakes deteriorates the braking power and thus extends the braking distance. This effect is also known as brake fading. In vehicles with an anti-lock device, it may come in this case to suspend the brake control.
Die Temperatur der Bremsscheiben ergibt sich aus der eingeleiteten Energie bei einer Bremsung und der Abkühlung im ungebremsten Betrieb. Im Zuge steigender Fahrleistungen muß das Bremsvermögen an die höheren Fahrgeschwindigkeiten und Beschleunigungen des Fahrzeugs angepaßt werden, um aus jedem Fahrzustand ein sicheres Abbremsen zu gewährleisten. Die Dimensionierung der Fahrzeugbremsen ist dabei an den maximal auftretenden Belastungen zu orientieren. Insbesondere muß gewährleistet werden, daß bei extremen, motorleistungsbedingten Belastungen, z. B. bei einer sportlichen Fahrweise, Folgestopps, das heißt mehrmaligen starken Bremsungen hintereinander, oder gezielten Versuchen an der Leistungsgrenze der Bremsen zu hohe Temperaturen an den Bremsscheiben vermieden werden. Weiterhin isst zu berücksichtigen, daß sich mit einer stärkeren Motorisierung und einer Ausnutzung der Motorleistung das durchschnittliche Geschwindigkeitsniveau des Fahrzeugs erhöht, so daß im Mittel eine höhere Energie an den Bremsen in Wärme umgesetzt wird Mit höheren Beschleunigungen und damit verkürzten Beschleunigungszeiten wird überdies die Abkühlzeit zwischen aufeinanderfolgenden Bremsungen vermindert, womit auch die mittlere Bremsscheibentemperatur tendenziell ansteigt.The temperature of the brake discs results from the introduced energy during braking and the cooling during unrestrained operation. In the course of increasing performance, the braking capacity must be adapted to the higher speeds and accelerations of the vehicle to ensure safe braking from each driving condition. The dimensioning of the vehicle brakes is to be oriented to the maximum loads occurring. In particular, it must be ensured that at extreme, engine-related loads, eg. B. in a sporty driving style, follow-stops, that is, repeated strong braking in a row, or targeted attempts at the power limit of the brakes too high temperatures are avoided on the brake discs. It further takes into account that with an increased engine and a utilization of the engine power, the average speed level of the vehicle increases, so that in the middle of a higher energy at the brakes is converted into heat With higher accelerations and thus shortened acceleration times is also the cooling time between successive Reduced braking, which also tends to increase the mean brake disc temperature.
Zur Vermeidung einer thermischen Überbelastung einer Fahrzeugbremse sind bereits vielfältige Lösungsvorschläge bekannt. Beispielsweise kann die Leistungsfähigkeit einer Scheibenbremse durch die Verwendung möglichst großer Bremsscheiben erhöht werden. Allerdings sind einer beliebigen Vergrößerung der Bremsscheiben durch die Fahrzeugräder deutliche Grenzen gesetzt. Überdies ist eine Vergrößerung der Bremsscheiben mit einer Steigerung der Herstellungskosten verbunden.To avoid a thermal overload of a vehicle brake manifold solutions are already known. For example, the performance of a disc brake can be increased by using the largest possible brake discs. However, any enlargement of the brake discs are set clear limits by the vehicle wheels. Moreover, an increase in the number of brake discs is associated with an increase in production costs.
Weiterhin ist bekannt, die Bremsscheiben durch konstruktive Maßnahmen an den Bremsscheiben selbst oder auch an der Karosserie des Fahrzeuges mittels Luft zu kühlen.Furthermore, it is known to cool the brake discs by constructive measures on the brake discs themselves or on the body of the vehicle by means of air.
Durch die Verwendung neuer Werkstoffe, beispielsweise von Bremsscheiben aus Kohlefaserverbundwerkstoffen mit einer SiC-Beschichtung läßt sich eine deutliche Leistungssteigerung erzielen. Derartige Bremsscheiben sind in ihrer Herstellung jedoch sehr aufwendig und kosten damit ein Vielfaches von herkömmlichen Bremsscheiben aus Stahl und ähnlichen Werkstoffen.The use of new materials, such as brake discs made of carbon fiber composites with a SiC coating can be a significant increase in performance can be achieved. However, such brake discs are very expensive to manufacture and thus cost a multiple of conventional brake discs made of steel and similar materials.
Aus dem Stand der Technik ist es weithin bekannt, eine Überlastung der Bremsen durch einen Eingriff in das Motormanagement zu verhindern. Dieser Vorgehensweise liegt die Überlegung zugrunde, für einen bestimmten Zeitraum solche Fahrzustände des Fahrzeugs zu verhindern, aus denen bei einer intensiven Beanspruchung der Fahrzeugbremse nicht mehr in einer gewünschten Art und Weise abgebremst werden kann.From the prior art, it is well known to prevent overloading of the brakes by an intervention in the engine management. This approach is based on the consideration to prevent such driving conditions of the vehicle for a certain period of time, from which can no longer be braked in a desired manner at an intensive use of the vehicle brake.
In der
Weiterhin ist aus der
Vor diesem Hintergrund liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der eingangs genannten Art anzugeben, mit dem einerseits ohne großen konstruktiven Aufwand eine thermische Überbelastung der Fahrzeugbremse vermieden wird, andererseits abrupte Veränderungen des Fahrverhaltens des Fahrzeugs möglichst unterbleiben.Against this background, the invention has for its object to provide a method of the type mentioned above, on the one hand without great design effort, a thermal overloading of the vehicle brake is avoided, on the other hand abruptly abrupt changes in the driving behavior of the vehicle.
Hierzu wird ein Verfahren zum Schutz der Bremsen eines Kraftfahrzeugs vor einer thermischen Überbeanspruchung vorgeschlagen, bei dem in Abhängigkeit von Fahrzeugbetriebsparametern ein bremskritischer Fahrzustand, in dem bei einer Vollbremsung an den Bremsen des Kraftfahrzeugs infolge des mit einer etwaigen Bremsung verbundenen Energieeintrags eine starke Abnahme des Reibwerts der Bremse auftreten würde, erfaßt und ein den bremskritischen Fahrtzustand kennzeichnendes Signal generiert wird, bei Feststellung eines solchen bremskritischen Fahrzustandes die Beschleunigungsfähigkeit des Motors unter Eingriff in das Motormanagement vermindert wird, und nach einer Beendigung des bremskritischen Fahrzustandes die Verminderung der Beschleunigungsfähigkeit des Motors zurückgenommen wird.For this purpose, a method for protecting the brakes of a motor vehicle against thermal overload is proposed, in which, depending on vehicle operating parameters, a braking-critical driving state in which at a full braking on the brakes of the motor vehicle due to the energy input associated with a possible braking a strong decrease in the coefficient of friction Brake would occur detected and a brake critical driving condition indicative signal is generated upon detection of such a critical braking driving condition, the acceleration capability of the engine is reduced by engaging in the engine management, and after termination of the braking critical driving condition, the reduction in the acceleration capability of the engine is withdrawn.
Das erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht einen ausreichenden Schutz der Bremsen des Kraftfahrzeugs vor einer thermischen Überbeanspruchung. Durch die Verminderung der Beschleunigungsfähigkeit wird eine kritische Verkürzung der Abkühlzeit zwischen zwei aufeinanderfolgenden Bremsungen vermieden, so daß eine ausreichende Abkühlung im Fahrbetrieb gewährleistet wird, da das Fahrzeug im Falle einer verminderten Beschleunigung eine höhere Geschwindigkeit erst später erreicht. Im Unterschied zu herkömmlichen Verfahren wird hierdurch die erreichbare Fahrgeschwindigkeit nicht unmittelbar eingeschränkt oder auf ein bestimmtes Geschwindigkeitsniveau abgeregelt. Das Fahrverhalten des Fahrzeuges wird damit weniger stark beeinflußt, so daß der Fahrer bei einem Feststellen eines bremskritischen Zustandes im Vergleich zu einem auf die Fahrgeschwindigkeit abstellenden Eingriff weniger stark überrascht wird. Überdies beschränkt sich der Eingriff in das Fahrverhalten lediglich auf solche Fälle, in denen der Fahrer das Fahrzeug weiter beschleunigen möchte. Andernfalls ist der Eingriff unabhängig von der Fahrgeschwindigkeit anhand des Fahrverhaltens überhaupt nicht bemerkbar.The inventive method allows adequate protection of the brakes of the motor vehicle from thermal overload. By reducing the acceleration ability critical shortening of the cooling time between two consecutive braking is avoided, so that a sufficient cooling is ensured while driving, since the vehicle reaches a higher speed later in the case of reduced acceleration. In contrast to conventional methods, this does not directly limit the achievable travel speed or regulate it to a specific speed level. The handling of the vehicle is thus less affected, so that the driver is less surprised when detecting a critical braking condition compared to a turn-off on the driving speed intervention. Moreover, the intervention in the driving behavior is limited only to those cases in which the driver wants to further accelerate the vehicle. Otherwise, the intervention is independent of the driving speed based on the driving behavior not noticeable.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist zwischen dem Zeitpunkt der Beendigung des bremskritischen Fahrzustandes und der Rücknahme der Verminderung der Beschleunigungsfähigkeit des Motors ein Haltezeitintervall geschaltet, innerhalb dessen der Motor weiterhin mit verminderter Beschleunigungsfähigkeit betrieben wird. Damit kann besonders gut gewährleistet werden, daß eine maximale Beanspruchung der Bremsen aus dem vollen Leistungsvermögen des Fahrzeugs heraus erst dann wieder auftreten kann, wenn die Bremsen mit hoher Sicherheit auf ein ausreichend niedriges Temperaturniveau abgekühlt sind. Über das Haltezeitintervall lassen sich überdies etwaige Streuungen ausschalten, welche daraus resultieren, daß die Temperatur an den Bremsen nicht direkt gemessen wird.In an advantageous embodiment of the invention, a holding time interval is switched between the time of termination of the braking critical driving condition and the withdrawal of the reduction of the acceleration capability of the engine, within which the engine is further operated with reduced acceleration capability. This can be particularly well ensured that a maximum load of the brakes from the full performance of the vehicle out only when the brakes are cooled with high certainty to a sufficiently low temperature level. In addition, over the holding time interval any possible variations can be eliminated which result from the fact that the temperature at the brakes is not measured directly.
Zur Verminderung der Beschleunigungsfähigkeit ist für den Motor ein zusätzliches Betriebskennfeld vorgesehen, auf das nach Feststellung eines bremskritischen Fahrzustandes umgeschaltet wird. Der Motor wird solange mit diesem zusätzlichen Betriebskennfeld betrieben, bis die Verminderung der Beschleunigungsfähigkeit des Motors zurückgenommen wird. Danach wird auf das Kennfeld für den Normalbetrieb zurückgeschaltet. Durch die Verwendung einer Kennfeldsteuerung während des bremskritischen Fahrzustandes kann die Beschleunigungsfähigkeit sehr gezielt auf ausgewählte Fahrtzustände abgestimmt werden, in denen eine thermische Überbelastung der Fahrzeugbremse auftreten kann. So ist es beispielsweise möglich, anhand des Drehmoments und der Drehzahl auf einen Hochgeschwindigkeitsbetrieb oder auf eine Bergabfahrt zu schließen. Damit läßt sich eine Beeinflussung des Fahrverhaltens des Fahrzeuges zur Vermeidung der Überbelastung der Bremsen sehr eng auf die tatsächlich kritischen Fahrtzustände einschränken, so daß der Fahrer vor Überraschungen geschützt wird.To reduce the ability to accelerate an additional operating map is provided for the engine, is switched to the determination of a brake-critical driving condition. The engine is operated with this additional operating map until the reduction in engine acceleration capability is withdrawn. Thereafter, the map for normal operation is switched back. By using a characteristic map control during the braking-critical driving state, the acceleration capability can be very specifically tuned to selected driving conditions in which a thermal overloading of the vehicle brake can occur. Thus, it is possible, for example, to close on the basis of the torque and the speed of a high-speed operation or downhill. Thus, an influence on the driving behavior of the vehicle to avoid the overloading of the brakes can be very narrow to the actual critical driving conditions, so that the driver is protected from surprises.
In Fortführung dieser Überlegung wird in einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung die Beschleunigungsfähigkeit des Motors lediglich im Bereich hoher Drehzahlen, jedoch nicht im Bereich mittlerer oder niedriger Drehzahlen zurückgenommen.In continuation of this consideration, in a particularly advantageous embodiment of the invention, the acceleration capability of the engine is reduced only in the range of high speeds, but not in the range of medium or low speeds.
Dazu kann beispielsweise im Bereich hoher Drehzahlen das Motormoment gegenüber dem Normalbetrieb abgesenkt wird. Bei mittleren und niedrigeren Drehzahlen, d. h. beim Anfahren oder im normalen Fahrbetrieb wird hingegen das ursprüngliche Motormoment beibehalten. Bei einer Kennfeldsteuerung entsprechen sich die jeweiligen Bereiche des Kennfeldes für den Normalbetrieb und des zusätzlichen Kennfeldes für den Betrieb mit der Verminderung der Beschleunigungsfähigkeit.For this purpose, for example, in the region of high rotational speeds, the engine torque is lowered compared to the normal operation. At medium and lower speeds, d. H. when starting or during normal driving, however, the original engine torque is maintained. In a map control, the respective areas of the map for the normal operation and the additional map for the operation correspond to the reduction in the acceleration capability.
Die Verminderung der Beschleunigungsfähigkeit kann überdies durch eine von der Fahrzeugbeschleunigung abhängige Absenkung des Motormoments vorgenommen werden. Beispielsweise ist es möglich, bei einer hohen Fahrzeugverzögerung infolge einer Bremsung das Motormoment verhältnismäßig stark reduzieren, bei einer geringeren Fahrzeugverzögerung hingegen eine weniger starke Verminderung vorzunehmen. Überdies kann die Beschleunigungsfähigkeit auch von dem Fahrerwunsch abhängig gemacht werden, indem beispielsweise Beschleunigungen bis zu einer bestimmten Grenzgröße, gegebenenfalls kennfeldabhängig, zugelassen werden. The reduction of the acceleration capability can also be made by a dependent on the vehicle acceleration lowering of the engine torque. For example, it is possible at a high vehicle deceleration as a result of braking to reduce the engine torque relatively strong, with a lower vehicle deceleration, however, make a less severe reduction. Moreover, the acceleration capability can also be made dependent on the driver's request, for example, by accelerations up to a certain limit size, possibly depending on the map, are allowed.
Der bremskritische Fahrzustand kann beispielsweise durch ein Informationskonglomerat beschrieben werden, in das Motorparameter, beispielsweise die Motordrehzahl, die Motorgeschwindigkeit, die Motorbeschleunigung, der Kraftstoffverbrauch und/oder oder das Motormoment, die Häufigkeit der Betätigung der Fahrzeugbremse, die Fahrzeuggeschwindigkeit, die Fahrzeugbeschleunigung, die Raddrehzahlen, Radgeschwindigkeiten und/oder Radbeschleunigungen eingehen. Aus diesen Informationen oder auch lediglich einer ausgewählten Gruppe dieser Informationen kann mittels eines fahrzeugtypischen Berechnungsmodells eine Vergleichsgröße bestimmt werden, welche einen bremskritischen Fahrzustand repräsentiert, in dem ein Eingriff in das Motormanagement erfolgen soll.The brake-critical driving state can be described, for example, by an information conglomerate, in the engine parameters, for example the engine speed, engine speed, engine acceleration, fuel consumption and / or engine torque, frequency of actuation of the vehicle brake, vehicle speed, vehicle acceleration, wheel speeds, Enter wheel speeds and / or wheel accelerations. From this information or just a selected group of this information, a comparison variable can be determined by means of a vehicle-typical calculation model, which represents a braking-critical driving state in which an intervention in the engine management is to take place.
Im Hinblick auf die Temperaturabhängigkeit des Reibwerts zwischen den Bremsbelägen und den Bremsscheiben ist es besonders vorteilhaft, einen bremskritischen Fahrzustand dann anzunehmen, wenn bei einer Vollbremsung an mindestens einer der Bremsen eine vorgegebene Maximaltemperatur, beispielsweise 600° Celsius, überschritten würde.With regard to the temperature dependence of the coefficient of friction between the brake linings and the brake discs, it is particularly advantageous to adopt a brake-critical driving condition if a predetermined maximum temperature, for example 600 ° Celsius, would be exceeded during full braking on at least one of the brakes.
Die Betätigung der Bremsen kann aus dem Verzögerungsverhalten des Kraftfahrzeugs abgeleitet werden. Hierbei werden jedoch mitunter auch solche Verzögerungsvorgänge als Bremsungen interpretiert, bei denen keine Betätigung der Bremsen und damit kein Energieeintrag in die Bremsscheiben auftritt. Vorzugsweise erfolgt daher die Feststellung des bremskritischen Fahrzustandes unter Erfassung und Berücksichtigung der Zeitpunkte der tatsächlichen Betätigung der Bremsen. Damit wird sichergestellt, daß eine Erhöhung der Bremsentemperatur nur dann angenommen wird, wenn eine solche Betätigung auch tatsächlich erfolgt ist. Die Erfassung des Zeitpunkts erlaubt insbesondere bei mehreren, aufeinanderfolgenden Bremsvorgängen eine Akkumulation des Energieeintrags unter Berücksichtigung zwischenzeitlicher Abkühleffekte. Damit läßt sich der Temperaturverlauf in den Bremsen rechnerisch sehr genau ermitteln, so daß das Vorliegen eines bremskritischen Fahrzustandes mit hoher Genauigkeit ermittelt werden kann. Eine Verminderung der Beschleunigungsfähigkeit bleibt dadurch auf die wenigen, tatsächlichen Bedarfsfälle beschränkt.The actuation of the brakes can be derived from the deceleration behavior of the motor vehicle. However, sometimes such deceleration processes are interpreted as braking, in which no actuation of the brakes and thus no energy input into the brake discs occurs. Preferably, therefore, the determination of the brake-critical driving condition takes place while detecting and taking into account the times of the actual actuation of the brakes. This ensures that an increase in the brake temperature is only accepted if such an operation has actually taken place. The detection of the time allows, in particular for several consecutive braking processes, an accumulation of the energy input, taking into account intermediate cooling effects. Thus, the temperature profile in the brakes can be computationally determined very accurately, so that the presence of a brake-critical driving condition can be determined with high accuracy. A reduction in the ability to accelerate remains limited to the few actual needs.
Beispielsweise kann die Feststellung des bremskritischen Fahrzustandes in einer Motorsteuerungseinrichtung unter Verwendung der Motordrehzahl und/oder davon abgeleiteter Größen, insbesondere der Drehgeschwindigkeit und/oder der Drehbeschleunigung erfolgen.For example, the determination of the brake-critical driving state in an engine control device using the engine speed and / or derived therefrom variables, in particular the rotational speed and / or the rotational acceleration.
Alternativ oder ergänzend kann die Feststellung des bremskritischen Fahrzustandes unter Verwendung einer den Kraftstoffverbrauch kennzeichnenden Größe vorgenommen werden.Alternatively or additionally, the determination of the braking-critical driving condition can be made using a variable characterizing the fuel consumption.
Weiterhin ist es möglich, einen bremskritischen Fahrzustand in einer Steuereinrichtung einer Antibiockiereinrichtung unter Verwendung der Raddrehzahlen und/oder davon abgeleiteter Größen, insbesondere der Radgeschwindigkeiten und/oder Radbeschleunigungen zu erfassen. Diese setzt selbstverständlich voraus, daß das Fahrzeug mit einer solchen Antiblockiereinrichtung ausgerüstet ist. Ist eine solche nicht vorhanden, so kann alternativ ein zusätzliches Steuergerät vorgesehen werden, das mit geeigneten Einrichtungen zur Ermittlung der Raddrehzahlen zusammenwirkt. Dieses zusätzliche Steuergerät kann anstelle von Raddrehzahlen auch die in dem Motormanagement vorliegenden Informationen, beispielsweise die Motordrehzahl und/oder den Kraftstoffverbrauch auswerten und bei Feststellung eines bremskritischen Fahrzustandes ein korrespondierendes Signal generieren.Furthermore, it is possible to detect a braking-critical driving state in a control device of an anti-lock device using the wheel speeds and / or variables derived therefrom, in particular the wheel speeds and / or wheel accelerations. This assumes, of course, that the vehicle is equipped with such an anti-lock device. If such is not present, an additional control device may alternatively be provided which cooperates with suitable devices for determining the wheel speeds. Instead of wheel speeds, this additional control unit can also evaluate the information present in the engine management system, for example the engine speed and / or fuel consumption, and generate a corresponding signal when a braking-critical driving condition is detected.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung wird der bremskritische Fahrzustand mit Hilfe eines Temperaturberechnungsmodells für die Fahrzeugbremsen ermittelt. Das den bremskritischen Fahrzustand repräsentierende Signal wird dann erzeugt, wenn der mit dem Temperaturberechnungsmodell ermittelte Temperaturwert einen vorgegebenen Temperaturwert überschreitet.In an advantageous embodiment of the invention, the braking-critical driving state is determined with the aid of a temperature calculation model for the vehicle brakes. The signal representing the brake-critical driving state is generated when the temperature value determined with the temperature calculation model exceeds a predetermined temperature value.
Zur Bestimmung der aktuellen Temperatur an den Bremsen kann beispielsweise das in der
In einer weiteren, vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung wird der bremskritische Fahrzustand dem Fahrer solange wahrnehmbar gemacht wird, bis die Verminderung der Beschleunigungsfähigkeit zurückgenommen wird. Dies kann beispielsweise akustisch oder auch optisch wahrnehmbar erfolgen. Damit kann sich der Fahrer während eines bremskritischen Fahrzustandes besser auf die Veränderung des Fahrverhaltens des Fahrzeugs einstellen und sein Verhalten entsprechend anpassen. Dies ist für die Fahrsicherheit förderlich.In a further advantageous embodiment of the invention, the braking-critical driving condition is made perceptible to the driver until the reduction of the acceleration capability is withdrawn. This can be done, for example, acoustically or visually perceptible. Thus, the driver can adjust better during a brake-critical driving condition to the change in the driving behavior of the vehicle and adjust its behavior accordingly. This is conducive to driving safety.
Nachfolgend wird die Erfindung nun anhand eines Ausführungsbeispiels sowie der beigefügten Zeichnung näher erläutert. Die Zeichnung zeigt in:The invention will now be explained in more detail with reference to an embodiment and the accompanying drawings. The drawing shows in:
Das Ausführungsbeispiel betrifft ein Verfahren zum Schutz der Bremsen eines Kraftfahrzeugs vor einer thermischen Überbeanspruchung. Dieses Verfahren beruht auf der Überlegung, durch eine temporäre Verminderung der Beschleunigungsfähigkeit des Motors das zwischen aufeinanderfolgenden Vollbremsungen bzw. Bremsungen im Bereich des maximalen Bremsvermögens aus einer hohen Fahrgeschwindigkeit heraus das zwischen den Bremsungen liegende Zeitintervall zu vergrößern, in dem sich die Bremsen abkühlen können, d. h. die Länge des minimalen Abkühlintervalls zu vergrößern. Eine Verminderung der Beschleunigungsfähigkeit des Motors hat zur Folge, daß nach einer Vollbremsung bzw. sehr starken Abbremsung ein längerer Zeitraum benötigt wird, bis das Fahrzeug wieder eine hohe Fahrgeschwindigkeit erreicht und erneut mit einem hohen Wärmeeintrag in die Bremsen abgebremst werden kann. Eine Begrenzung der Höchstgeschwindigkeit ist damit nicht verbunden, vielmehr wird diese lediglich später, d. h. nach einem größeren Zeitraum erreicht.The exemplary embodiment relates to a method for protecting the brakes of a motor vehicle against thermal overstress. This method is based on the idea of temporarily increasing the inter-brake time interval by allowing the brakes to cool down, ie by temporarily reducing the engine's acceleration capability between successive full braking brakes in the region of maximum braking power , H. to increase the length of the minimum cooling interval. A reduction in the acceleration capability of the engine has the consequence that after a full braking or very strong deceleration, a longer period is required until the vehicle again reaches a high driving speed and can be braked again with a high heat input into the brakes. A limitation of the maximum speed is not connected with this, but rather, this is only later, d. H. achieved after a longer period of time.
Die Beschleunigungsfähigkeit wird lediglich dann vermindert, wenn ein bremskritischer Fahrzustand erreicht wird. Ein solcher wird dann angenommen, wenn unter Berücksichtigung der aktuellen Temperatur der Bremsen und des aktuellen Fahrzustandes bei einer zu diesem Zeitpunkt vorgenommenen Vollbremsung der Reibwert μ zwischen dem Bremsbelag und der Bremsscheibe an wenigstens einer Bremse des Fahrzeugs deutlich abfallen würde. Dieser Abfall des Reibwerts ist abhängig von dem Material des Bremsbelags und der Bremsscheibe sowie von der Temperatur der Bremse. In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel wird davon ausgegangen, daß dieser Abfall bei Temperaturen oberhalb von 600 Grad Celsius auftritt, wobei Bremsscheiben aus Stahl zugrundegelegt werden. Bei anderen Materialkombinationen kann dieser Abfall des Reibwerts auch bei niedrigeren oder höheren Temperaturen liegen. Überschreitet während eines Bremsvorganges die Temperatur der Bremse die vorgenannte Schwelle, so führt dies zu einer deutlichen Verlängerung des Bremsweges. Im ungünstigsten Fall kann die Bremswirkung sogar nahezu vollständig aufgehoben werden.The acceleration capability is reduced only when a brake-critical driving condition is achieved. Such is assumed if, taking into account the current temperature of the brakes and the current driving condition at a time made full braking the coefficient of friction μ between the brake pad and the brake disc at least one brake of the vehicle would drop significantly. This decrease in the coefficient of friction depends on the material of the brake lining and the brake disc and on the temperature of the brake. In the present embodiment it is assumed that this waste occurs at temperatures above 600 degrees Celsius, based on steel brake disks. For other material combinations, this decrease in coefficient of friction may also be at lower or higher temperatures. Exceeds the aforementioned threshold during a braking operation, the temperature of the brake, this leads to a significant extension of the braking distance. In the worst case, the braking effect can even be canceled almost completely.
Um dies zu vermeiden, werden während des Fahrbetriebs in Abhängigkeit von Fahrzeugparametern und einer Betätigung der Bremse solche bremskritischen Fahrzustände ermittelt. Tritt ein bremskritischer Fahrzustand auf, so wird ein kennzeichnendes Signal generiert, das der Motorsteuerung zugeführt wird, um unter Eingriff in das Motormanagement des Fahrzeugmotors die Beschleunigungsfähigkeit zu vermindern. Nach einer Beendigung des bremskritischen Fahrzustandes, das heißt einem aktuellen Fahrzustand, bei dem aus einer Vollbremsung heraus ein deutlicher Abfall des Reibwerts der Bremse nicht mehr auftreten würde, wird die Verminderung der Beschleunigungsfähigkeit des Motors zurückgenommen, so daß dieser wieder unter Ausnutzung seines vollen Leistungspotentiales, insbesondere auch mit hohen Beschleunigungen betrieben werden kann.In order to avoid this, such braking-critical driving states are determined during the driving operation as a function of vehicle parameters and an actuation of the brake. If a braking-critical driving condition occurs, a characteristic signal is generated, which is supplied to the engine control in order to reduce the acceleration capability by engaging in the engine management of the vehicle engine. After completion of the brake-critical driving state, that is, a current driving state in which a full deceleration out a significant drop in the coefficient of friction of the brake would no longer occur, the reduction in the acceleration capability of the engine is withdrawn, so that this again taking advantage of its full power potential, especially with high accelerations can be operated.
Neben dem Verlauf des Reibwerts μ ist weiterhin ein Grenzwert μgrenz für den Reibwert eingetragen, der denjenigen Zustand repräsentiert, von dem aus bei einer Vollbremsung aus der Höchstgeschwindigkeit das Fahrzeug innerhalb eines akzeptablen Bremsweges sicher zum Stillstand gebracht werden kann. Dabei nimmt, wie
Innerhalb des Zeitraums, in dem der aktuelle Reibwert μ unter dem Grenzwert μgrenz liegt, wird daher die Beschleunigungsfähigkeit des Motors zurückgenommen. Versucht der Fahrer innerhalb dieses Zeitraums durch ein rasches Niederdrücken des Gaspedals das Fahrzeug stark zu beschleunigen, so wird dies über das Motormanagement solange unterbunden, bis der bremskritische Zustand beendet ist. In dem dargestellten Ausführungsbeispiel schließt an die Beendigung des bremskritischen Zustandes ein Haltezeitintervall tH an, während dessen die Verminderung der Beschleunigungsfähigkeit des Motors beibehalten wird. Erst nach Ablauf dieses Haltezeitintervalls tH steht dann das volle Beschleunigungsvermögen wieder zur Verfügung. Hiermit wird sichergestellt, daß die Bremsen in jedem Fall auf ein für einen ausreichenden Reibwert μ geeignetes Temperaturniveau abgekühlt sind. Dieses Haltezeitintervall wird unabhängig von der Zündung abgewartet, so daß selbst nach einem Ausschalten und Wiedereinschalten der Zündung der Schutz gegen eine thermische Überbeanspruchung bestehen bleibt.Within the period in which the current coefficient of friction μ is below the limit μ grenz , therefore, the acceleration capability of the engine is withdrawn. If the driver attempts to greatly accelerate the vehicle within this time period by rapidly depressing the accelerator pedal, this is prevented by the engine management system until the brake-critical state has ended. In the illustrated embodiment, the termination of the brake critical condition is followed by a hold time interval t H during which the reduction in the acceleration capability of the engine is maintained. Only after expiration of this holding time interval t H is the full acceleration capacity available again. This ensures that the brakes are cooled in each case to a suitable for a sufficient coefficient of friction μ temperature level. This hold time interval is waited for regardless of the ignition, so that even after switching off and restarting the ignition protection against thermal overload remains.
Mit der Verminderung des Beschleunigungsvermögens des Motors verändert sich das Fahrverhalten des Fahrzeugs im Beschleunigungsfall. Dies kann den Fahrer irritieren und zu Fehleinschätzungen von Fahrsituationen führen. Daher wird das Beschleunigungsvermögen lediglich dann verringert, wenn hierdurch der Fahrer vor einem Verlust einer kontrollierbaren Bremsfähigkeit des Fahrzeugs geschützt wird.With the reduction of the acceleration capacity of the engine, the driving behavior of the vehicle changes in case of acceleration. This can irritate the driver and lead to misjudgments of driving situations. Therefore, acceleration performance is reduced only if it protects the driver from loss of controllable braking ability of the vehicle.
Zu diesem Zweck wird die Beschleunigungsfähigkeit des Motors lediglich im Bereich hoher Drehzahlen, jedoch nicht im Bereich mittlerer oder niedriger Drehzahlen zurückgenommen. Die Bremsen sind dazu derart dimensioniert, daß bei mittleren und niedrigen Drehzahlen selbst bei wiederholt vorgenommenen Vollbremsungen in kurzer Aufeinanderfolge ein stets ausreichend kurzer Bremsweg erzielt wird. Durch die motorseitigen Maßnahmen wird die Leistungsfähigkeit des Gesamtsystems aus Antrieb und Bremse bei hohen Drehzahlen verbessert, ohne daß hierzu konstruktive Maßnahmen an der Bremse oder am Fahrzeugaufbau erforderlich würden. Vielmehr kann durch die temporäre Verminderung der Beschleunigungsfähigkeit des Motors an dem betreffenden Fahrzeug trotz hoher Motorleistung eine verhältnismäßig kleine und damit kostengünstige Bremse eingebaut werden.For this purpose, the acceleration capability of the engine is reduced only in the range of high speeds, but not in the range medium or low speeds. The brakes are dimensioned to such that at medium and low speeds, even with repeatedly made full braking in a short succession always sufficiently short braking distance is achieved. The engine-side measures the performance of the entire system of drive and brake at high speeds is improved without the need for constructive measures on the brake or the vehicle body would be required. Rather, a relatively small and therefore cost-effective brake can be installed by the temporary reduction in the acceleration capability of the engine to the vehicle in question despite high engine power.
Um die Gefahr, den Fahrer zu irritieren, soweit als möglich zu vermindern, wird dieser über den bremskritischen Fahrzustand informiert. Hierzu wird beispielsweise im Sichtbereich des Fahrers eine Warnanzeige installiert, über welche der bremskritische Fahrzustand optisch wahrnehmbar wird. Alternativ oder ergänzend ist es auch möglich, den Fahrer über ein akustisches Signal über den bremskritischen Fahrzustand in Kenntnis zu setzen. Der bremskritische Fahrzustand wird dem Fahrer solange wahrnehmbar gemacht, bis die Verminderung der Beschleunigungsfähigkeit zurückgenommen wird.In order to reduce the risk of irritating the driver as far as possible, the latter is informed about the braking-critical driving state. For this purpose, for example, a warning display is installed in the field of vision of the driver, via which the brake-critical driving condition is visually perceptible. Alternatively or additionally, it is also possible to inform the driver via an acoustic signal about the braking-critical driving state. The brake-critical driving condition is made perceptible to the driver until the reduction in the acceleration capability is withdrawn.
In dem dargestellten Ausführungsbeispiel wird zur Optimierung der Verminderung der Beschleunigungsfähigkeit für den Motor ein zusätzliches Betriebskennfeld vorgesehen, auf das nach Feststellung eines bremskritischen Fahrzustandes umgeschaltet wird. Diese Umschaltung wird durch das vorgenannte kennzeichnende Signal bewirkt.In the illustrated embodiment, an additional operating map is provided to optimize the reduction of the acceleration capability for the engine, which is switched to the determination of a brake-critical driving condition. This switching is effected by the aforementioned characteristic signal.
Prinzipiell kann in dem schraffierten Bereich eine gleichmäßige Absenkung des Motormoments oder auch der Motorleistung erfolgen. Über die Kennfeldsteuerung ist jedoch eine Einstellung des Beschleunigungsvermögens in Abhängigkeit der Drehzahl möglich. Überdies kann alternativ oder zusätzlich auch noch eine Momentabhängigkeit in dem Kennfeld vorgesehen werden.In principle, a uniform lowering of the engine torque or of the engine power can take place in the hatched area. On the map control, however, an adjustment of the acceleration capacity as a function of the speed is possible. Moreover, alternatively or additionally, a torque dependency can also be provided in the characteristic field.
Die Feststellung des bremskritischen Fahrzustandes erfolgt ohne eine direkte Temperaturmessung an den Bremsen. Vielmehr wird diese durch ein Temperaturberechnungsmodell für die Fahrzeugbremsen ersetzt. Mit Hilfe des Temperaturberechnungsmodells, das auf das jeweilige Fahrzeug, die verwendeten Bremsen sowie den Fahrzeugmotor abgestimmt ist, wird ein den bremskritischen Fahrzustand repräsentierendes Signal erzeugt, das der Umschaltung zwischen den vorstehend genannten Kennfeldern dient. Das Temperaturberechnungsmodell nimmt einen bremskritischen Fahrzustand dann an, wenn bei einer Vollbremsung eine vorgegebene Maximaltemperatur überschritten würde. Diese Maximaltemperatur ist in dem Ausführungsbeispiel mit 600 Grad Celsius fest vorgegeben.The determination of the braking-critical driving condition takes place without a direct temperature measurement on the brakes. Rather, this is replaced by a temperature calculation model for the vehicle brakes. With the aid of the temperature calculation model, which is adapted to the respective vehicle, the brakes used and the vehicle engine, a brake-critical driving state representing signal is generated, which serves to switch between the aforementioned maps. The temperature calculation model assumes a braking-critical driving state when a predetermined maximum temperature would be exceeded during full braking. This maximum temperature is fixed in the embodiment with 600 degrees Celsius.
Bei der Feststellung des bremskritischen Fahrzustandes werden die Zeitpunkte der tatsächlichen Betätigung der Bremsen erfaßt und der bei der Bremsung erzeugte Wärmeeintrag in die Bremsen berechnet. Aus dem Wärmeeintrag in die Bremsen kann dann auf die Temperaturänderung und damit wiederum auf die Veränderung des Reibwerts geschlossen werden. Überdies wird aus weiteren, das Fahrverhalten charakterisierenden Parametern die Abkühlung der Bremsen ermittelt, so daß deren Reibungseigenschaften bzw. Temperaturverhältnisse während des Betriebs des Fahrzeugs stets bekannt sind.When the brake-critical driving condition is determined, the times of the actual actuation of the brakes are detected and the heat input generated during braking is calculated into the brakes. From the heat input into the brakes can then be concluded that the change in temperature and thus in turn to the change in the coefficient of friction. Moreover, from further parameters characterizing the driving behavior, the cooling of the brakes is determined, so that their friction properties or temperature conditions are always known during operation of the vehicle.
Dieses Temperaturberechnungsmodell ist in einer Recheneinrichtung abgebildet, welche hier in eine Motorsteuereinrichtung implementiert ist. Die Feststellung des bremskritischen Fahrzustandes erfolgt in der Motorsteuerungseinrichtung unter Verwendung der dort ohnehin bekannten Informationen. Beispielhaft kann ein solcher aus der Motordrehzahl und davon abgeleiteter Größen bestimmt werden. Weiterhin werden aus einer den Kraftstoffverbrauch kennzeichnenden Größe Rückschlüsse auf das Motormoment gezogen und damit auf den Fahrzustand geschlossen.This temperature calculation model is mapped in a computing device, which is implemented here in a motor control device. The determination of the braking-critical driving condition takes place in the engine control device using the information known there anyway. By way of example, such from the engine speed and derived variables can be determined. Furthermore, conclusions about the engine torque are drawn from a variable characterizing the fuel consumption and thus closed to the driving state.
Das Temperaturberechnungsmodell kann auch in einer Steuereinrichtung einer Antiblockiereinrichtung (ABS), gegebenenfalls in Kombination mit einer Antriebsschlupfregelung (ASR) und einer elektronischen Differentialsperre (EDS) untergebracht werden, wobei der bremskritische Fahrzustand dann bevorzugt auf der Basis von dort bekannten bzw. ohnehin ermittelten Parameter bestimmt wird. Hierfür werden vorzugsweise die Raddrehzahlen und/oder davon abgeleitete Größen, insbesondere die Radgeschwindigkeiten und/oder die Radbeschleunigungen verwendet.The temperature calculation model can also be accommodated in a control device of an anti-lock braking device (ABS), optionally in combination with a traction control system (ASR) and an electronic differential lock (EDS), the braking-critical driving state then preferably being determined on the basis of parameters known there or anyhow determined becomes. For this purpose, the wheel speeds and / or variables derived therefrom, in particular the wheel speeds and / or the wheel accelerations are preferably used.
BEZUGSZEICHENLISTELIST OF REFERENCE NUMBERS
- μμ
- Reibwertfriction
- μgrenz μ border
- Grenzwert des ReibwertesLimit value of the coefficient of friction
- tt
- ZeitTime
- tbkrit t bkrit
- bremskritischer Zeitraumbrake-critical period
- tH t H
- HaltezeitintervallHold time interval
- Tgrenz T border
- Grenzwert der TemperaturLimit of temperature
- TT
- Bremsentemperaturbrake temperature
- MM
- Motormomentengine torque
- Mn M n
- Motormoment im NormalbetriebMotor torque in normal operation
- Mk M k
- Motormoment bei bremskritischem FahrzustandEngine torque in braking-critical driving condition
- nn
- MotordrehzahlEngine speed
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