DE102005059597A1

DE102005059597A1 - Verfahren zur Ansteuerung eines Magnetventils

Info

Publication number: DE102005059597A1
Application number: DE200510059597
Authority: DE
Inventors: Jens Kolarsky; Heiner Messner; Ulrich Mahlenbrey; Carsten Bodmann; Raphael Oliveira; Philipp Grell; Julien Bregeault; Mark Unbescheiden
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2005-12-14
Filing date: 2005-12-14
Publication date: 2007-06-21

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Ansteuerung eines Magnetventils im Bremskreis eines Kraftfahrzeugs zur Erreichung eines Zielwertes für die am Ventil abfallende Druckdifferenz, bei dem DOLLAR A - ein erforderlicher Mindestventilhub ermittelt wird, DOLLAR A - die am Ventil momentan abfallende Ist-Druckdifferenz ermittelt wird, DOLLAR A - die am Ventil abfallende Soll-Druckdifferenz ermittelt wird, DOLLAR A - das Magnetventil derart elektrisch angesteuert wird, dass beim Erreichen der Soll-Druckdifferenz das Magnetventil einen vorbestimmten Öffnungshub aufweist und DOLLAR A - das Magnetventil nach Erreichen der Soll-Druckdifferenz rasch geschlossen wird.

Description

Stand der Technik

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Ansteuerung eines Magnetventils. Aus der DE 101 44 879 C1 sind ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Verbesserung der Druckaufbaudynamik in einem Bremskreis bekannt. Das dort beschriebene Bremssystem ist in der Lage, fahrerunabhängige Bremseingriffe durchzuführen. Dazu wird ein Umschaltventil gesperrt und eine Rückförderpumpe aktiviert.

Offenbarung der Erfindung

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Ansteuerung eines Magnetventils im Bremskreis eines Kraftfahrzeugs zur Erreichung eines Zielwertes für die am Ventil abfallende Druckdifferenz, bei dem

– die am Ventil momentan abfallende Ist-Druckdifferenz ermittelt wird,
– die am Ventil abfallende Soll-Druckdifferenz ermittelt wird,
– das Magnetventil derart elektrisch angesteuert wird, dass beim Erreichen der Soll-Druckdifferenz das Magnetventil einen vorbestimmten Öffnungshub aufweist und
– das Magnetventil nach Erreichen der Soll-Druckdifferenz rasch bzw. abrupt geschlossen wird.

Durch diese optimierte Ansteuerung sollen die Geräuschentwicklung sowie die Druckpulsationen bei einem Schließvorgang eines Magnetventils in einem Bremskreis reduziert werden. Zugleich soll es jedoch keine Beeinträchtigung bzgl. der Dichtigkeit des Ventils nach dem Schließvorgang geben.

Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass

– die Änderung der Druckdifferenz pro Zeiteinheit ermittelt wird und
– dass aus dem vorbestimmten Öffnungshub und der Soll-Druckdifferenz ein Sollwert für die Änderung der Druckdifferenz pro Zeiteinheit ermittelt wird,
– das Magnetventil derart elektrisch angesteuert wird, dass bei Erreichen der Soll-Drckdifferenz die Änderung der Druckdifferenz pro Zeiteinheit ebenfalls den Sollwert angenommen hat.

Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass die Soll-Druckdifferenz kleiner als die Ist-Druckdifferenz ist.

Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass die Druckdifferenz parabelförmig von der Ist-Druckdifferenz auf die Soll-Druckdifferenz reduziert wird. Dadurch wird ein möglichst rascher Druckabbau erreicht.

Weiterum fasst die Erfindung eine Vorrichtung, enthaltend Mittel zur Durchführung der beschriebenen Verfahren.

Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Vorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei dem Magnetventil um ein stromlos offenes Magnetventil handelt.

Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung ist dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei dem Magnetventil um das Umschaltventil eines hydraulischen Bremskreises handelt.

Die vorteilhaften Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Verfahrens äußern sich auch als vorteilhafte Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Vorrichtung und umgekehrt.

Die Zeichnung umfasst die 1 bis 4.
1 zeigt den Hydraulikplan eines Bremskreises.
2 und 3 zeigt den zeitlichen Verlauf verschiedener physikalischer Größen.
4 zeigt den Ablauf des erfindungsgemäßen Verfahrens.
Die Erfindung betrifft ein Verfahren, welches die optimierte Ansteuerung eines Magnetventils ermöglicht. Durch die optimierte Ansteuerung sollen die Geräuschentwicklung sowie die Druckpulsationen bei einem Schließvorgang eines Magnetventils in einem Bremskreis reduziert werden. Zugleich soll es jedoch keine Beeinträchtigung bzgl. der Dichtigkeit des Ventils nach dem Schließvorgang geben.
Eine bevorzugte Anwendung ergibt sich dabei bei einer konventionellen hydraulischen Bremsanlage betrachtet, wie sie in 1 dargestellt ist.
Fahrdynamikregelungssysteme umfassen Funktionen, welche ein Abbremsen bzw. Halten des Fahrzeugs bei unbetätigter Bremse durch Einsperren eines Drucks im Bremskreis erfordern. Hierbei muss die Verbindung zwischen dem in 1 mit 112 bezeichneten Hauptbremszylinder und den mit EV bezeichneten Einlassventilen durch Schließen der mit USV bezeichneten Umschaltventile abgesperrt werden. Über die Dauer einer sich anschließenden Druckhaltephase liegt dann bei unbetätigter Bremse der eingesperrte Bremsdruck als Differenzdruck über dem Umschaltventil an. Zum anschließenden Druckabbau im Bremskreis wird das Umschaltventil geöffnet, so dass die Bremsflüssigkeit über die offenen Einlassventile und das offene Umschaltventil aus dem Radbremszylinder zurück in den Hauptbremszylinder fließt. Die Radbremszylinder sind in 1 mit 111 gekennzeichnet, AV kennzeichnet die Auslassventile. Nach erfolgtem Druckabbau wird das Umschaltventil wieder geschlossen.
Die elektrische Ansteuerung des Umschaltventils während des Schließvorgangs hat einen Einfluss auf die Leckageneigung des Umschaltventils. Diese Leckageneigung kann durch eine optimierte Ansteuerung des Umschaltventils unterdrückt werden. Ursache für die Leckageneigung ist eine verbleibende minimale Restöffnung des Umschaltventils nach dem Schließvorgang. Diese kann dann auftreten, wenn sich das Umschaltventil sehr langsam schließt, d.h. der Ventilstößel gleitet mit einer sehr geringen Geschwindigkeit in den Ventilsitz. Dabei kann es infolge der Oberflächenrauhigkeiten von Ventilstößel und Ventilsitz zu einem Verhaken des Ventilstößels und einer geringen Restöffnung zwischen Ventilstößel und Ventilsitz kommen. Diese Restöffnung verursacht einen Druckabfall im Bremskreis.
Deshalb muss zum sicheren und dichten Schließen des Umschaltventils vor dem Schließvorgang eine Mindestöffnung bzw. Mindesthub des Umschaltventils bestehen. Der Schließvorgang ist mit einem Geräusch behaftet, welches umso größer ist, je größer der Ventilhub unmittelbar vor dem Schließvorgang ist. Dieses Geräusch wird vom Fahrer als störend empfunden.
Weiter verursacht der Schließvorgang Druckpulse in der durch das geschlossene Ventil nunmehr im Bremskreis eingesperrten Hydraulikflüssigkeit. Auch die Druckpulse äußern sich für den Fahrer hörbar in einem dumpfen Geräusch.
Der Kern der Erfindung besteht darin, dass das Ventil so angesteuert wird, dass unmittelbar vor dem Schließvorgang der Hub des Ventils dem Mindesthub entspricht. Dadurch wird sichergestellt,

– dass das Ventil zwar dicht schließt,
– jedoch das beim Schließen entstehende Geräusch auf den minimal möglichen Wert reduziert ist.

In 2 ist ins Abszissenrichtung die Zeit t aufgetragen und in Ordinatenrichtung die entlang des USV abfallende Druckdifferenz p, die Öffnungshub h sowie der durch die Spule des Ventils fließende Strom I.
Beim USV handelt es sich um ein stromlos offenes Ventil. Von t = 0 bis t = t1 ist das Ventil geschlossen. In dieser Zeit fließt der Strom I = I1, welcher das Ventil geschlossen hält und dadurch einen Druckabbau verhindert. Am Ventil fällt die Druckdifferenz p1 ab. Zum Zeitpunkt t = t1 soll die Druckdifferenz auf den Wert p2 mit p2 < p1 verringert werden. Deshalb ist eine Öffnung des Ventils erforderlich, um die Bremsflüssigkeit vom Radbremszylinder in den Hauptbremszylinder teilweise abfließen zu lassen. Bei dem in 2 gezeigten Verlauf wird dazu das USV zum Zeitpunkt t1 teilweise geöffnet. Der Hub wächst sehr rasch an, wie dies in 1 dargestellt ist. Dies wird durch eine lineare bzw. ungefähr lineare Absenkung des Stroms I erreicht. Die Druckdifferenz p nimmt ebenfalls nahezu linear ab.
Anschließend wird zum Zeitpunkt t2 der Strom I nochmals schneller abgesenkt. Dadurch wird eine noch größere Öffnung des Ventils erreicht und der Hub h steigt auf seinen Zielwert hmin an.
Dieser Zielwert ist zum Zeitpunkt t = t3 erreicht, nun wird das Ventil sehr rasch wieder geschlossen. Der erreichte Öffnungshub hmin des Ventils erlaubt einen Schließvorgang mit so hoher Geschwindigkeit, so dass das Ventil bzgl. der Dichtheit hinreichend gut schließt.
Diese Vorgehensweise hat folgenden physikalischen Hintergrund:
Der Ventilhub h ist eine Funktion der am Ventil abfallenden Druckdifferenz p sowie der Änderung der Druckdifferenz pro Zeiteinheit dp/dt, d.h. h = f(p, dp/dt).
Nachdem der Minimalhub hmin und der Zieldruck p2 bekannt sind, kann daraus der Wert von dp/dt ermittelt werden, mit welchem der Druckwert p2 erreicht werden muss: dp/dt = f(p2, hmin).
Damit wird sichergestellt, dass bei Erreichen des Zieldruckes p2 das Ventil gleichzeitig den Hub pmin aufweist. Nun kann das Ventil rasch geschlossen werden.
Ein möglichst rascher Druckabbau ist in 3 dargestellt. Dazu wird ein parabelförmiger Druckverlauf p verwendet. Dabei wird die Parabel so parametriert, dass der Druckgradient am Anfang, d.h. bei t = t1, möglichst groß ist. Am Ende bei t = t3 gilt nimmt wieder dp/dt einen derartigen Wert an, dass p = p2 und h = hmin.
Der prinzipielle Ablauf des erfindungsgemäßen Verfahrens ist in 4 dargestellt. Nach dem Start in Block 300 wird in Block 301 die am Ventil momentan abfallende Ist-Druckdifferenz ermittelt wird. Danach wird in Block 302 die am Ventil abfallende Soll-Druckdifferenz ermittelt wird. Das Magnetventil wird in Block 303 derart elektrisch angesteuert wird, dass beim Erreichen der Soll-Druckdifferenz das Magnetventil einen vorbestimmten Öffnungshub aufweist und nach Erreichen der Soll-Druckdifferenz rasch geschlossen wird. Block 303 umfasst dabei eine laufende Ermittlung der Ist-Druckdifferenz. In Block 304 endet das Verfahren.

Claims

Verfahren zur Ansteuerung eines Magnetventils im Bremskreis eines Kraftfahrzeugs zur Erreichung eines Zielwertes für die am Ventil abfallende Druckdifferenz, bei dem – die am Ventil momentan abfallende Ist-Druckdifferenz (p) ermittelt wird, – die am Ventil abfallende Soll-Druckdifferenz (p2) ermittelt wird, – das Magnetventil derart elektrisch angesteuert wird, dass beim Erreichen der Soll-Druckdifferenz (p2) das Magnetventil einen vorbestimmten Öffnungshub (hmin) aufweist und – das Magnetventil nach Erreichen der Soll-Druckdifferenz (p2) rasch geschlossen wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass – die Änderung der Druckdifferenz pro Zeiteinheit (dp/dt) ermittelt wird und – dass aus dem vorbestimmten Öffnungshub (hmin) und der Soll-Druckdifferenz (p2) ein Sollwert für die Änderung der Druckdifferenz pro Zeiteinheit ermittelt wird, – das Magnetventil derart elektrisch angesteuert wird, dass bei Erreichen der Soll-Druckdifferenz (p2) die Änderung der Druckdifferenz pro Zeiteinheit ebenfalls den Sollwert angenommen hat.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Soll-Druckdifferenz (p2) kleiner als die Ist-Druckdifferenz (p1) ist.
Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Druckdifferenz parabelförmig von der Ist-Druckdifferenz (p1) auf die Soll-Druckdifferenz (p2) reduziert wird.
Vorrichtung, enthaltend Mittel zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1.
Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei dem Magnetventil um ein stromlos offenes Magnetventil handelt.
Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei dem Magnetventil um das Umschaltventil (USV) eines hydraulischen Bremskreises handelt.