DE102005014097A1

DE102005014097A1 - Verfahren zum Kalibrieren der Strom/Öffnungs-Charakteristik eines elektrisch ansteuerbaren, analog regelnden Hydraulikventils

Info

Publication number: DE102005014097A1
Application number: DE102005014097A
Authority: DE
Inventors: Micro Loos
Original assignee: Continental Teves AG and Co OHG
Current assignee: Continental Teves AG and Co OHG
Priority date: 2004-09-30
Filing date: 2005-03-29
Publication date: 2006-04-06
Also published as: WO2006035036A1; EP1796945A1; DE502005003132D1; EP1796945B1

Abstract

Zum Kalibrieren der Strom/Öffnungs-Charakteristik eines elektrisch ansteuerbaren, analog regelnden Hydraulikventils, insbesondere eines Einlassventils (3), in einem Kraftfahrzeug-Bremsen- oder Regelungssystem, wie ABS, ASR, ESP etc., wird Druckmittel über ein Trennventil (2) und über das zu kalibrierende Einlassventil (3) zu einer Radbremse (A) geleitet und über ein Auslassventil (4) und eine elektrisch betriebene und elektrisch steuerbare Hydraulikpumpe (5) zurück gefördert. Zur Durchführung des Kalibriervorgangs sind die folgenden Schritte vorgesehen: DOLLAR A a) Sperren des Trennventils (2) und des zu kalibrierenden Einlassventils (3), DOLLAR A b) Aufbau einer definierten Druckdifferenz über dem zu kalibrierenden Einlassventil (3) durch Ansteuerung der Hydraulikpumpe (5), DOLLAR A c) Ansteuern des zu kalibrierenden Einlassventils (3) mit einem Ventilöffnungssignal in Form eines vorgegebenen Ventilöffnungsstroms (I¶1¶, I¶2¶, I¶3¶, I¶4¶, I¶5¶) vorgegebener Dauer (T¶Puls¶), DOLLAR A d) Ermitteln des infolge des Ventilöffnungssignals in die Radbremse (A) geflossenen Druckmittelvolumens durch Ansteuerung der Hydraulikpumpe (5) und Rückförderung des Druckmittelvolumens aus der Radbremse (A) in den Bremskreis und DOLLAR A e) Ermitteln der Durchflussöffnung des zu kalibrierenden Einlassventils (3) in Abhängigkeit von dem jeweiligen Ventilöffnungssignal durch Bestimmung und Auswertung des zurück geförderten Druckmittelvolumens. DOLLAR A Die Schritte a) bis e) werden zweckmäßigerweise in aufeinander folgenden ...

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Kalibrieren der Strom/Öffnungs-Charakteristik eines elektrisch ansteuerbaren, analog regelnden Hydraulikventils, insbesondere eines Einlassventils, in einem Kraftfahrzeug-Bremsen- oder Regelungssystem, wie ABS, ASR, ESP etc., bei dem Druckmittel über ein Trennventil und über das zu kalibrierende Einlassventil zu einer Radbremse geleitet und über ein Auslassventil und eine elektrisch betriebene und elektrisch steuerbare Hydraulikpumpe zurück gefördert wird.

Ein Verfahren dieser Art ist bereits aus der DE 10221456 A1 bekannt. Nach diesem Verfahren wird der für einen Kalibriervorgang benötigte hydraulische Druck im Bremsensystem durch Betätigen der Bremse mit Hilfe einer Prüfstange aufgebaut. Das über das kurzzeitig geöffnete Einlassventil in die Radbremse geleitete Druckmittelvolumen wird über ein Auslassventil, einen Niederdruckspeicher und die Hydraulikpumpe in den Bremskreis zurückgefördert. Das zunächst geschlossene Einlassventil wird mit einer Stromrampe angesteuert. Der Öffnungsbeginn des zu kalibrierenden Einlassventils wird durch einen Druckabfall im Hauptzylinder des Bremsensystems sensiert.

Bei neueren Generationen von Hydraulikregelvorrichtungen werden so genannte Analog/Digital-Ventile, die auch als analogisierte Ventile bezeichnet werden, eingesetzt. Es handelt sich dabei um Schaltventile, welche derart konstruiert sind, dass sie sowohl analog als auch digital betrieben werden können. Ein Verfahren zur Erkennung des Schaltpunktes des Ventils, insbesondere zur Bestimmung der Druckverhältnisse aus dem Stromverlauf des Ventilansteuerstromes, ist in der EP 0 813 481 B1 beschrieben.

Im Prinzip lässt sich der durch ein derartiges elektrisch steuerbares, analog regelndes Ventil aufgebaute Druckgradient über den Spulenstrom einstellen. Allerdings ist bei solchen Ventilen zur Bestimmung der der Öffnungsstellung oder der Durchflussöffnung in Abhängigkeit von dem Ventilbetätigungsstrom und der Druckdifferenz über dem Ventil eine aufwendige Kalibrierung erforderlich. Hierzu werden, wie dies z.B. in der WO 01/98124 A1 beschrieben ist, Kennlinien für die Ventile ermittelt. Auf Basis der Kennlinien werden Sollwerte für die Ströme in Abhängigkeit vom gewünschten Druckgradienten berechnet.

Es ist aber auch vielfach üblich, in den elektronischen Bremsensteuergeräten so genannte "Default-Kennlinien" vorzusehen, welche von einem fest vorgegebenen Zusammenhang zwischen Spulenstrom und Öffnungsstellung des analog ansteuerbaren Ventils ausgehen. Diese Default-Kennlinien stellen nur Näherungswerte dar, da die bei einer Serienproduktion zwangsläufig vorhandenen Streuungen und Toleranzen nicht berücksichtigt und ausgeglichen werden. Ein elektronisches Bremsensystem, das auf den „Default"-Kennlinien der Ventile beruht, ist daher nicht in der Lage, den Druck im Radzylinder während einer ABS-Bremsung mit der gewünschten hohen Genauigkeit oder Güte zu regeln.

Die Erstellung von individuellen Kalibrierdaten oder Kennlinien für das einzelne Ventil während der Fertigung ist aufwendig und daher kostspielig. Werden die Kalibrierdaten in der zugehörigen Elektronik gespeichert, gehen diese Daten bei einem eventuell notwendigen Austausch der Elektronik verloren. Eine erneute Kalibrierung und Anpassung ist erforderlich. Auch dies ist ein schwerwiegender Nachteil.

In der am 08.12.2003 unter dem Aktenzeichen 103 57 592.8 beim Deutschen Patent- und Markenamt eingereichten Patentanmeldung ist bereits ein Verfahren zur Kalibrierung eines analog regelnden Ventils in einer Bremsenanlage, die mit Drucksensoren in den Radkreisen ausgerüstet ist, beschrieben, bei dem

– mehrere Kalibrierroutinen zum Erzeugen und Speichern von automatisch ermittelten Kalibrierdaten durchgeführt werden,
– bei dem während oder vor jeder Kalibrierroutine durch eine Hydraulikpumpe Druck in mindestens einem Drucksteuerkreis erzeugt wird und
– bei dem unter Nutzung des aufgebauten Drucks Kalibrierdaten für eines oder mehrere analog regelnde Hydraulikventile aufgenommen werden.

Durch dieses Verfahren wird es möglich, die Kalibrierung des Ventils erst nach der Produktion des Ventils oder der Bremsanlage, in der das Ventil eingebaut ist, durchzuführen. Dieses Vorgehen ist kostengünstiger als eine Erstellung von Kalibrierdaten am Band, da eine Übertragung der Kalibrierdaten in die mit dem Ventil verbundene elektronische Steuerung nicht mehr erforderlich ist. Das Verfahren setzt jedoch voraus, dass der Druck in den Bremskreisen und in den Radkreisen mittels Drucksensoren gemessen werden kann. Entsprechen de Bremsanlagen sind jedoch wegen der großen Anzahl von Drucksensoren relativ aufwendig.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Kalibrieren der Strom/Öffnungs-Charakteristik eines elektrisch ansteuerbaren, analog regelnden Hydraulikventils, insbesondere eines Einlassventils, zu entwickeln, das mit vergleichsweise geringem Aufwand auch außerhalb des Fertigungsprozesses des Ventils und der Bremsanlage durchgeführt werden kann und das zu genauen Ergebnissen führt. Wünschenswert wäre eine Kalibrierung des Einlassventils nach dem Einbau des Ventils in die Bremsanlage, ohne dass (zusätzliche) Drucksensoren erforderlich wären.

Es hat sich gezeigt, dass diese Aufgabe durch das im Anspruch 1 beschriebene Verfahren gelöst werden kann, dessen Besonderheit in der Durchführung der folgenden Schritte besteht:

a) Sperren des Trennventils und des zu kalibrierenden Einlassventils,
b) Aufbau einer definierten Druckdifferenz über dem zu kalibrierenden Einlassventil durch Ansteuerung der Hydraulikpumpe,
c) Ansteuern des zu kalibrierenden Einlassventils mit einem Ventilöffnungssignal in Form eines vorgegebenen Ventilöffnungsstroms vorgegebener Dauer,
d) Ermitteln des infolge des Ventilöffnungssignals in die Radbremse geflossenen Druckmittelvolumens durch Ansteuerung der Hydraulikpumpe und Rückförderung des Druckmittelvolumens aus der Radbremse in den Bremskreis und
e) Ermitteln der Durchflussöffnung des zu kalibrierenden Ventils in Abhängigkeit von dem jeweiligen Ventilöff nungssignals durch Bestimmung und Auswertung des zurück geförderten Druckmittelvolumens;

Nach einem Ausführungsbeispiel der Erfindung wird zum Aufbau der Druckdifferenz über dem zu kalibrierenden Einlassventil bzw. zum Aufbau des Systemdrucks das Trennventil mit einem Druckbegrenzungsstrom angesteuert, der dem gewünschten Systemdruck vor dem Einlassventil entspricht.
Durch die vorgenannten Maßnahmen wird es möglich, den Kalibrierungsvorgang ohne zu Hilfenahme von Drucksensoren oder sonstiger zusätzlicher Sensorik oder Hardware durchzuführen. Das Einlassventil wird zweckmäßiger Weise nach dem Einbau des Ventils in das Hydraulikaggregat kalibriert. Einer Wiederholung des Kalibriervorgangs in der Werkstatt oder in Abhängigkeit von regelmäßig wiederkehrenden Ereignissen steht grundsätzlich nichts im Wege. Der Kalibriervorgang könnte auch automatisch bei jedem Zündungslauf gestartet werden.
Nach einem vorteilhaften Ausführungsbeispiel der Erfindung werden die Schritte a) bis e) in aufeinander folgenden Messroutinen mit gleichen und/oder mit variablen Ventilöffnungssignalen wiederholt, um vollständige Kennlinien oder Kennlinienscharen in Abhängigkeit von vorgegebenen Parametern zu erhalten. Auch lässt sich grundsätzlich durch die Wiederholung von Messungen oder von Messroutinen – und Mittelwertbildung – eine Verbesserung der Messgenauigkeit oder eine Überprüfung der Messergebnissen durch Redundanz erreichen.
Ferner hat es sich als vorteilhaft erwiesen, nach Beendigung jedes Ventilöffnungssignals das zurück geförderte Druckmit telvolumen zu ermitteln und zum Bestimmen der Durchflussöffnung des zu kalibrierenden Einlassventils auszuwerten. Dabei kann in den aufeinander folgenden Messroutinen der Ventilöffnungsstrom des zu kalibrierende Einlassventils schrittweise oder in Stufen erhöht werden.
Handelt es sich bei dem zu kalibrierende Einlassventil um ein stromlos offenes Ventil (SO-Ventil), wird das Ventil in dem Schritt a) des Kalibriervorgangs mit einem Schließstrom in der Größenordnung von 1800 mA beaufschlagt und als Ventilöffnungssignal ein den Schließstrom mindernder Ventilöffnungsstrom angelegt. Der Ventilschließstrom wird in den aufeinander folgenden Messroutinen jeweils um einen vorgegebenen Wert von z.B. 10mA verringert. Auf diese Weise erhält man um eine ausreichende Anzahl von Messpunkten zur genauen Bestimmung der Strom/Öffnungs-Charakteristik des zu kalibrierenden Ventils.
Der Hydraulikdruck am Eingang des zu kalibrierenden Einlassventils wird nach einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung durch Ansteuerung der Hydraulikpumpe bis zu einem Überströmen des Trennventils oder bis zum Ansprechen eines anderen Druck begrenzenden Elementes vorgegeben.
Damit der Hydraulikdruck am Eingang des zu kalibrierenden Einlassventils während eines Kalibriervorgangs weitgehend konstant bleibt, ist es vorteilhaft, den Hydraulikdruck durch Anschluss eines Druckspeicherkreises zu puffern. Handelt es sich um eines der heutigen Bremssysteme, bei denen zwei Radbremsen über individuelle Einlassventile und über ein gemeinsames Trennventil an einen Bremskreis angeschlossen sind, lässt sich der Druckspeicherkreis sehr einfach durch Öffnen des Druckmittelweges bzw. des Einlassventils, das zu der zweiten Radbremse führt, realisieren.
Das Volumen des zurück geförderten Druckmittels wird im Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens zweckmäßiger Weise durch Beobachtung des Förderverhaltens der Hydraulikpumpe, insbesondere des Strom/Spannungsverlaufs am Elektromotor der Pumpe, bestimmt.
Weitere Merkmale, Vorteile und Einzelheiten der Erfindung gehen aus der folgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen der Erfindung anhand der beigefügten Darstellungen und Diagramme hervor. Es zeigen
1 in schematisch vereinfachter Darstellungsweise wichtige Komponenten und die hydraulische Schaltung eines Bremsensystems zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens,
2a) und b) in Diagrammen ein Beispiel für den Verlauf des Ventilbetätigungsstroms und des von der Hydraulikpumpe geförderten Druckmittelvolumens während eines Kalibriervorgangs, und
3a) und b) Kennlinien zur Veranschaulichung des Ventilbetätigungsstromes in Abhängigkeit von dem Differenzdruck am Ventil.
In 1 sind die wichtigsten hydraulischen Komponenten eines Bremsensystems dargestellt, das in Verbindung mit einem geeigneten elektronischen Datenverarbeitungs- und Steuerungssystem ECU und einer nicht dargestellten Sensorik (in 1 sind lediglich Raddrehzahlsensoren RDS angedeutet) zur Blockierschutzregelung (ABS), Antriebsschlupfregelung (ASR), Fahrstabilitätsregelung (ESP) etc. eingesetzt werden kann.
Zur Bremskrafterzeugung wird in dem Beispiel nach 1 ein pedalbetätigter Bremsdruckgeber 1, hier ein zweikreisiger Hauptzylinder (THZ) mit vorgeschaltetem Servo-Aggregat, verwendet. An die beiden Bremskreise I, II des Hauptzylinders sind jeweils zwei Radbremsen A,B; C,D angeschlossen. Jeder Bremskreis enthält eine elektrisch betriebene und elektrisch steuerbare Hydraulikpumpe 5, die als fremdkraftgespeiste Druckmittelquelle dient. Die Komponenten und die hydraulische Schaltung der beiden Bremskreise I, II sind identisch.
In jedem der beiden Bremskreise I,II sind die Radbremsen A, B; C,D radindividuell über analog steuerbare oder analogisierte Einlassventile 3 und über ein – je Bremskreis – gemeinsames Trennventil 2 mit dem Bremsdruckgeber 1 hydraulisch verbunden. Außerdem ist jede Radbremse A,B; C,D über ein Auslassventil 4 und einen Niederdruckspeicher NDS mit der Saugseite der Hydraulikpumpe 5 und über ein stromlos gesperrten Schaltventil 6 (SG-Ventil) mit dem Bremsdruckgeber 1 verbunden; über das Ventil 6 kann die Hydraulikpumpe 5 bei Bedarf, z.B. im Rahmen eines bestimmten Antriebsschlupf- oder eines Fahrstabilitätsregelungsvorgangs, Druckmittel aus dem Hauptzylinder ansaugen. Pro Bremskreis werden nur ein Niederdruckspeicher NDS und eine Hydraulikpumpe 5 benötigt.
Die in 1 wiedergegebenen Hydraulikventile 2, 3, 4 und 6 werden elektrisch gesteuert. Die Auslassventile 4 und die stromlos gesperrten Ventile 6 sind vorzugsweise reine Schaltventile. Das stromlos offene Trennventil 2 ist im vorliegenden Beispiel ein analoges oder analogisiertes Ventil, das bereits vor Einbau in das Bremsensystem kalibriert wurde. Dem Trennventil 2 ist ein Überströmventil parallel geschaltet, oder es besitzt eine Überströmfunktion, die bewirkt, dass bei geschlossenen Trennventil 2 und drucklosem Bremsdruckgeber 1 der Druck am Trennventil auf einen vorgegebenen Maximalwert von z.B. 130 oder 150 bar begrenzt wird.
Die generelle Arbeitsweise eines Bremsensystems der in 1 dargestellten Art ist bekannt. Neu ist dagegen das Kalibrieren des analog regelnden Einlassventils 3 durch Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens.
Die Einlassventile 3 werden nach Einbau in das zuvor beschriebenen Bremsensystem (siehe 1) nacheinander kalibriert. Hierzu wird bei drucklosem Bremsdruckgeber 1, nach dem Schließen des Trennventils 2 und des zu kalibrierenden Einlassventils 3, durch Ansteuern der Hydraulikpumpe 5 ein definierter Druck am Ventil 3 aufgebaut. Bei dem hier beschriebenen Ausführungsbeispiel der Erfindung wird dieser System- und Differenzdruck durch die Überströmfunktion des Trennventils 2 auf den vorgegebenen Wert, der in der Größenordnung von z.B. 130 bis 150bar liegt, begrenzt. Durch Öffnen oder Offenhalten des Druckmittelwegs, der über das zweite Einlassventil 3' zu der zweiten Radbremse B desselben Bremskreises I führt, wird im vorliegenden Ausführungsbeispiel ein Druckspeicherkreis gebildet, der den Systemdruck, nämlich den Druck an dem zu kalibrierenden Einlassventil 3, während des Kalibriervorgangs puffert.
Der nächste Schritt (Schritt c) des Kalibrierungsvorgangs besteht nun darin, dass durch kurzzeitiges Anlegen eines definierten Ventilöffnungssignals an das zu kalibrierende Einlassventil 3 eine definiertes Öffnen des Ventils 3 und dadurch ein Druckmittelabfluss in die Radbremse A herbeigeführt wird. Dies veranschaulicht das Diagramm nach 2a, in dem mit I_S der zuvor (im Schritt a) zum Schließen des stromlos offenen Einlassventils 3 angelegte Schließstrom und mit I₁, I₂, I₃, I₄, I₅ der schrittweise erhöhte Ventilöffnungsstrom, der dem Schließstrom I_S entgegengerichtet ist, bezeichnet sind; der Ventilschließstrom wird also hier schrittweise reduziert. Das Einlassventil 3 wird mit den Ventilöffnungssignalen bzw. Ventilöffnungsströmen I₁, I₂, I₃, I₄, I₅ in Form vom Pulsen der Dauer T_Puls beaufschlagt, wie ebenfalls der 2a zu entnehmen ist. Nach den Zeitspannen T_Puls wird das Einlassventil 3 durch Anlegen des Schließstroms I_S wieder vollständig geschlossen, das Auslassventil 4 dagegen geöffnet und die Hydraulikpumpe 5 aktiviert. Das über das Einlassventil 3 in die Radbremse A und von dort über das Auslassventil 4 in den Niederdruckspeicher NDS verschobene Druckmittelvolumen wird mit Hilfe der Pumpe 5 in den Bremskreis zurück gefördert. Das elektrische Umschaltventil 6 (SG-Ventil) ist während des Kalibriervorgangs stromlos und somit gesperrt.
Das Fördervolumen über die Hydraulikpumpe 5 infolge der Ventilöffnungsströme I₁, I₂, I₃, I₄, I₅ ist in 2b graphisch dargestellt. Die dem Schließstrom I_S entgegen gerichteten Ventilöffnungsströme I₁, I₂, I₃, I₄, I₅ werden im Beispiel nach 2 schrittweise um jeweils 10mA erhöht, der Ventilschließstrom somit schrittweise reduziert. In den ersten beiden Schritten reicht der Öffnungsstrom I₁, I₂ zum Öffnen des Einlassventils 3 noch nicht aus. Erst im Schritt I₃ fließt Druckmittel über das ein wenig geöffnete Einlassventil 3 und wird durch die Hydraulikpumpe 5 zurückgefördert.
In Abhängigkeit von dem schrittweise reduzierten Ventilschließstrom I₃, I₄, I₅ wird im vorliegenden Ausführungsbeispiel der Erfindung ein Druckmittelfluss durch das Einlassventil 3 mit einem Gradienten von 100bar/s bis 300bar/s erreicht; dies veranschaulicht 2b.
Dargestellt ist in 2b der prinzipielle Druckverlauf im Radzylinder der Radbremse A, der sich durch das pulsweise Öffnen des Einlassventils 3 infolge der Ventilöffnungssignale oder Ventilöffnungsströme I₃, I₄, I₅ einstellt. Dieser Druckverlauf wird erfindungsgemäß durch Beobachtung des Förderverhaltens der Hydraulikpumpe 5 bestimmt; aus dem Strom/Spannungsverlauf an den Klemmen der Pumpe 5 ist bekanntlich erkennbar, ob die Pumpe 5 leer läuft oder Druckmittel fördert; die Stromaufnahme und/oder die Drehzahl der Pumpe 5 lassen Rückschlüsse auf das Fördervolumen und auf den Druckgradienten zu, da der Systemdruck, gegen den die Pumpe 5 während des Kalibrierungsvorgangs fördert, durch das Überströmen des Trennventils 2 vorgegeben ist. Durch die Auswertung des Verhaltens der Pumpe 5 zur Bestimmung des Fördervolumens der Pumpe und damit zur indirekten Ermittlung des Druckverlaufs an der Radbremse A und/oder des Fördervolumens wird der Verzicht auf Druckmesselemente, d.h. Drucksensoren, im Bereich der Radbremsen ermöglicht.
3a zeigt den Zusammenhang zwischen der Öffnungsstromkennlinie und den Arbeitsstrom- bzw. Haltestromkennlinien. Auf der X-Achse ist der Differenzdruck am Einlassventil 3, auf der Y-Achse der Ventilöffnungsstrom durch die Spule des Einlassventils 3 aufgetragen. Die Öffnungsstromkennlinie ist mit 8 benannt. Mit 9 sind die Arbeitsstromkennlinien für verschiedene Druckgradienten (100bar/s, 200bar/s und 300 bar/s) bezeichnet. Die Haltestromkennlinie 8 gibt das Verhalten des Ventils wieder, wenn der Zustand des Kräftegleichgewichts am Ventilstößel herrscht. In diesem Fall ist der Druckgradient gleich null. Damit sich ein Durchfluss einstellt, muss der Strom I_open in Richtung zu I₃ verringert werden. Da im vorliegenden Beispiel das Einlassventil 3 ein stromlos offenes Ventil (SO-Ventil) ist und folglich der Ventilöffnungsstrom dem Ventilschließstrom entgegengerichtet ist, wird der Durchfluss durch das Einlassventil 3 durch Erhöhung der Stromabsenkung, d.h. Verringerung des Ventilstroms I, vergrößert.
Punkt DBV bezeichnet den System- oder Differenzdruck, welcher durch das Überströmen am Trennventil 2 vorgegeben ist. Dieser Punkt wird während eines Kalibriervorgangs durch Offenhalten des zweiten Einlassventils 3', das zu der Radbremse B führt, gepuffert. Dennoch kann der Druck DBV in der Praxis von Messung zu Messung etwas variieren.
Zusammenfassend wird nun ein Kalibrierungsvorgang mit Bezug auf die 1 bis 3 erläutert:
An den Bremskreis I in 1 sind die Radbremsen A und B angeschlossen. Es soll zunächst das Einlassventil 3, das zur Radbremse A führt, kalibriert werden. Radbremse B dient als Puffer oder Druckspeicher für die Kalibrierung des Einlassventils 3. Folgende Schritte werden durchgeführt:

1. Durch Schließen der Ventile 2, 3 und Aktivieren der Pumpe 5 wird der Systemdruck aufgebaut. Es stellt sich ein definierter Differenzdruck DBV von z.B. 130 bar an dem zu kalibrierenden Einlassventil 3 ein.
2. Das Einlassventil 3 wird mit schrittweise erhöhtem Ventilöffnungsstrom, d.h. schrittweise reduziertem Ventilschließstrom, siehe 2a, angesteuert.
3. Über das Auslassventil 4 wird über das Druckmittel in dem Bremskreis zurückgefördert. Den aus dem Beobachten der Pumpe 5 ermittelten Druckverlauf zeigt 2a.
4. Aus dem geförderten Volumen ergeben sich Rückschlüsse auf die Ventilstellung bzw. auf die jeweilige Durchflussöffnung des Einlassventils 3 in Abhängigkeit vom der Bestromung des Ventils und der Druckdifferenz (siehe 3a). Aufgrund der Korrelation zwischen der Arbeitstromkennlinie 8 und den Öffnungsstromkennlinien 9 kann aus den Messwerten und den daraus abgeleiteten Arbeitstellungen des Ventils ein Öffnungsstrom geschätzt werden.

Wie 3a veranschaulicht, ergibt sich zunächst für den Strom I₃ ein Messpunkt 10. Dieser Messpunkt 10 markiert den Arbeitspunkt bei einem Druckgradienten von etwa 100 bar/s und dem durch das Druckbegrenzungsventil vorgegebenen Systemdruck DBV. Über eine im elektronischen Steuergerät ECU 7 abgelegte Tabelle wird von diesem Arbeitspunkt oder Messpunkt 10 auf den Ventilöffnungsstrom I_open geschlossen; I_open ist gewissermaßen der für eine Minimalöffnung erforderliche Stromwert. Diese Berechnung führt zu dem Arbeitpunkt 13 in 3a.
Entsprechende Berechnungen werden auf Basis der Messpunkte 11 und 12 wiederholt. Diese Messpunkte resultieren aus den Ventilöffnungssignalen I₄ und I₅ und dem dadurch hervorgerufenen Druckmittelfluss mit den Druckgradienten von ca. 200 bar/s bzw. 300 bar/s. Auch diese Messpunkte erlauben Rückschlüsse auf den Arbeits- oder Öffnungspunkt 13 des zu kalibrierenden Einlassventils 3. Dies wird durch in 3a von den Messpunkten 10, 11, 12 zu dem Arbeits- oder Öffnungspunkt 13 weisenden Pfeile symbolisiert.
In der Praxis wird auf Basis der Messpunkte 10, 11, 12 ein Mittelwert gebildet, welcher dann anstelle der Einzelwerte für die Kalibrierung des Einlassventils 3 herangezogen wird.
Durch die unterschiedlichen Druckaufbauvorgänge bei Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens werden im Ergebnis verschiedene Arbeitsbereiche des Einlassventils 3 erfasst. Aus den unterschiedlichen Arbeitskennlinien kann jeweils ein Öffnungsstrom und Arbeitspunkt ermittelt oder geschätzt werden. Am Ende liefert eine Mittelwertbildung auf Basis der auf diesem Weg ermittelten Öffnungspunkte einen vergleichsweise genauen Wert für den Öffnungspunkt 13 bei dem in Schritt 1 des Kalibrierungsverfahrens eingestellten Systemdruck DBV und der entsprechenden Druckdifferenz am Ventil.
Die Stromwerte liegen bei den Ventilen einer Produktionsreihe üblicher Weise zwischen einer oberen und einer unteren Toleranzlinie 14 bzw. l5; dies veranschaulicht 3b. Die beiden Toleranzlinien 14, 15 bilden ein Toleranzband. Der Mittelwert ist mit 16 bezeichnet. Es ist deshalb möglich, für die näherungsweise Berechnung bestimmte sinnvolle Stromwerte und Gradiententabellen für die Arbeitsstromberechnung im Steuergerät ECU 7 fest vorzugeben.
Die Genauigkeit der Kalibrierergebnisse kann bei Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens sehr leicht durch Wiederholung der Messungen und Berechnungen, durch Variieren der Parameter etc. erhöht werden, da die Vorgänge nicht an den Herstellungsprozess gekoppelt sind und ohne zusätzliche Hardware ausgeführt werden können. Bei Bedarf lässt sich die Ventilkalibrierung in der Werkstatt wiederholen. Es ist durchaus auch möglich, eine automatische Kalibrierung im Fahrzeug vorzusehen, die z.B. durch regelmäßig wiederkehrende Ereignisse, wie Starten des Fahrzeugs etc., ausgelöst werden kann.
Es bleibt noch nachzutragen, dass das erfindungsgemäße Verfahren, das vorstehend anhand der Kalibrierung von SO-Ventilen beschrieben wurde, gleichermaßen zum Kalibrieren von analog regelnden, stromlos geschlossenen Ventilen geeignet ist.
Weiterhin ist es auch möglich, mit dem beschriebenen Verfahren die ordnungsgemäße Funktion eines Bremsenaggregates der in 1 dargestellten Art, insbesondere die Funktion der Hydraulikventile, zu überprüfen.
Schließlich ist noch festzuhalten, dass nach dem Kalibrieren des Einlassventils 3 das Einlassventil 3', das ebenfalls an der Pumpe 5 angeschlossen ist, in gleicher Weise wie zuvor das Ventil 3 kalibriert wird, wobei nun durch Offenhalten des Ventils 3 der Systemdruck am Eingang des Ventils 3' gepuffert wird.

Claims

Verfahren zum Kalibrieren der Strom/Öffnungs-Charakteristik eines elektrisch ansteuerbaren, analog regelnden Hydraulikventils, insbesondere eines Einlassventils (3), in einem Kraftfahrzeug-Bremsen- oder Regelungssystem, wie ABS, ASR, ESP etc., bei dem Druckmittel über ein Trennventil (2) und über das zu kalibrierende Einlassventil (3) zu einer Radbremse (A) geleitet und über ein Auslassventil (4) und eine elektrisch betriebene und elektrisch steuerbare Hydraulikpumpe (5) zurück gefördert wird, gekennzeichnet durch die Schritte: a) Sperren des Trennventils (2) und des zu kalibrierenden Einlassventils (3), b) Aufbau einer definierten Druckdifferenz über dem zu kalibrierenden Einlassventil (3) durch Ansteuerung der Hydraulikpumpe (5), c) Ansteuern des zu kalibrierenden Einlassventils (3) mit einem Ventilöffnungssignal in Form eines vorgegebenen Ventilöffnungsstroms (I₁, I₂, I₃, I₄, I₅ )vorgegebener Dauer (T_puls) d) Ermitteln des infolge des Ventilöffnungssignals in die Radbremse (A) geflossenen Druckmittelvolumens durch Ansteuerung der Hydraulikpumpe (5) und Rückförderung des Druckmittelvolumens aus der Radbremse (A) in den Bremskreis unde) Ermitteln der Durchflussöffnung des zu kalibrierenden Einlassventils (3) in Abhängigkeit von dem jeweiligen Ventilöffnungssignals durch Bestimmung und Auswertung des zurück geförderten Druckmittelvolumens.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zum Bestimmen der Strom/Öffnungs-Charakteristik des zu kalibrierenden Einlassventils (3) die Schritte a) bis e) in aufeinander folgenden Messroutinen mit gleichen und/oder mit variablen Ventilöffnungssignalen (I₁, I₂, I₃, I₄, I₅) wiederholt werden.
Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass nach Beendigung jedes Ventilöffnungssignals das zurück geförderte Druckmittelvolumen ermittelt und zum Bestimmen der Durchflussöffnung des zu kalibrierenden Einlassventils (3) ausgewertet wird.
Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass in den aufeinander folgenden Messroutinen der Ventilöffnungsstrom des zu kalibrierende Einlassventils (3) schrittweise oder in Stufen erhöht wird.
Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass als zu kalibrierende Einlassventil (3) ein stromlos offenes Ventil (SO-Ventil) verwendet wird, das in dem Schritt a) des Kalibriervorgangs mit einem Schließstrom in der Größenordnung von 1800 mA beaufschlagt wird, und dass als Ventilöffnungssignal ein den Schließstrom (I_S) mindernder Ventilöffnungsstrom (I₁, I₂, I₃, I₄, I₅) angelegt wird, der in den aufeinander folgenden Messroutinen jeweils um einen vorgegebenen Wert von z.B. 10mA erhöht wird.
Verfahren nach Anspruch einem oder mehreren der Ansprü che 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Hydraulikdruck am Eingang des zu kalibrierenden Einlassventils (3) durch Ansteuerung der Hydraulikpumpe (1) bis zu einem Überströmen des Trennventils (2) oder bis zum Ansprechen eines anderen Druck begrenzenden Elementes vorgegeben wird.
Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Hydraulikdruck am Eingang des zu kalibrierenden Einlassventils (3) während eines Kalibriervorgangs durch Anschluss eines Druckspeicherkreises gepuffert wird.
Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass bei einem Bremsensystem, bei dem zwei oder mehrere Radbremsen (A, B) über individuelle Einlassventile (3, 3') und über ein gemeinsames Trennventil (2) an einen Bremskreis (I) angeschlossen sind, der Druckspeicherkreis durch Öffnen des Druckmittelweges zu einer zweiten Radbremse (B) gebildet wird.
Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Volumen des zurück geförderten Druckmittels durch Beobachtung des Förderverhaltens der Hydraulikpumpe (5), insbesondere des Strom/Spannungsverlaufs, bestimmt wird.
Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass zur Ermittlung der Kalibrierdaten mehrere Messwerte und/oder mehrere Messroutinen zum Zwecke der Genauigkeitsverbesserung oder zu einer redundanten Signalauswertung berücksichtigt werden.