DE102006014269A1 - Hydraulic system`s functional test providing method for brake assembly of vehicle, involves measuring delivery rate of multi-piston pump, where multi-piston pump is tested at same time to check operability of individual pistons - Google Patents
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Abstract
Description
Stand der TechnikState of technology
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren sowie eine Vorrichtung zur Funktionsprüfung eines hydraulischen Systems, insbesondere eines Bremskreises mit einer Mehrkolbenpumpe in einer Bremsanlage eines Fahrzeuges sowie ein Prüfgerät zur Durchführung des Verfahrens.The The present invention relates to a method and a device for functional testing a hydraulic system, in particular a brake circuit with a multi-piston pump in a brake system of a vehicle as well a test device for carrying out the Process.
In Bremskreisen von Fahrzeugen werden neuerdings Mehr-Kolbenpumpen zur Servounterstützung bzw. zur Erhöhung des Bremsdruckes eingesetzt. Während bei herkömmlichen Bremsregelsystemen mit einer Ein-Kolben-Pumpe bei der Bandendeprüfung bzw. Überprüfung nach Reparaturen oder im Betrieb es ausreichend ist, die Förderleistung der Pumpe zu bestimmen, ist es bei Mehrkolbenpumpen ebenso notwendig, festzustellen, ob die einzelnen Kolben funktionsfähig sind. Bei einer Mehrkolbenpumpe besteht die Möglichkeit, dass ein einzelner Kolben funktionsunfähig oder funktionseingeschränkt ist, die Gesamtleistung der Mehrkolbenpumpe aber noch ausreichend ist. Bei einer Einkolbenpumpe wird zur Funktionsüberprüfung ein so genannter Aktuatoriktest durchgeführt, wobei in dem hydraulischen System Druck aufgebaut wird und die Pumpennachlaufzeit anhand der generatorischen Spannung des Pumpenmotors gemessen wird, welcher Rückschlüsse auf die Qualität der Pumpe bzw. deren Förderleistung und den Befüllungsstand des hydraulischen Systems zulässt. Eine derartige Prüfung ist bei einer Mehrkolbenpumpe nicht ausreichend, da keine Aussage über die korrekte Funktion aller Pumpenelemente und deren Förderleistung getroffen werden kann.In Brake circuits of vehicles are now multi-piston pumps for power assistance or to increase used the brake pressure. While at conventional Brake control systems with a single-piston pump at the end of line testing or check after Repairs or in operation it is sufficient, the delivery rate It is also necessary to determine if the individual pistons are functional. In a multi-piston pump there is the possibility that a single piston inoperable or is functionally restricted, the overall performance of the multi-piston pump is still sufficient. In a single-piston pump, a so-called actuator test is performed to check the function carried out, wherein pressure is built up in the hydraulic system and the pump lag time is measured by the generator voltage of the pump motor, which conclusions on the quality the pump or its capacity and the filling level of the hydraulic system allows. Such a test is not sufficient for a multi-piston pump, since no statement about the correct function of all pump elements and their capacity can be taken.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, ein Verfahren anzugeben, mit dem die Funktionsfähigkeit eines hydraulischen Systems mit einer Mehrkolbenpumpe überprüft werden kann.task the present invention is therefore to provide a method with the functionality a hydraulic system with a multi-piston pump to be checked can.
Offenbarung der Erfindungepiphany the invention
Dieses Problem wird gelöst durch ein Verfahren zur Funktionsprüfung eines hydraulischen Systems, insbesondere eines Bremskreises mit einer Mehrkolbenpumpe in einer Bremsanlage eines Fahrzeuges, umfassend die Verfahrensschritte
- – Messen der Förderleistung der Mehrkolbenpumpe, wobei diese gleichzeitig auf Funktionsfähigkeit der einzelnen Kolben geprüft wird,
- – Messen des Druckabfalls des mit Druck beaufschlagten hydraulischen Systems zur Ermittlung von Leckagen.
- - Measuring the flow rate of the multi-piston pump, which is simultaneously tested for operability of the individual pistons,
- - Measuring the pressure drop of the pressurized hydraulic system to detect leaks.
In einer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass das Messen der Förderleistung der Mehrkolbenpumpe einen Druckaufbau auf der Druckseite der Mehrkolbenpumpe bis zu einem Zwischenwert umfasst, wobei der Druckaufbau nach einer Verzögerungszeit bis zu einem Nennwert fortgesetzt wird.In An embodiment of the invention is provided that the measuring the delivery rate the multi-piston pump a pressure build-up on the pressure side of the multi-piston pump to an intermediate value, wherein the pressure build-up after a Delay Time continues to a nominal value.
In einer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Förderleistung der Mehrkolbenpumpe aus dem Druckgradienten nach Ablauf der Verzögerungszeit bis zum Erreichen des Nennwertes bestimmt wird.In An embodiment of the invention provides that the delivery rate the multi-piston pump from the pressure gradient after the delay time until reaching the nominal value.
In einer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass nach Erreichen des Nennwertes eine zweite Verzögerungszeit abgewartet wird und sich danach die Messung des Druckabfalls des mit Druck beaufschlagten hydraulischen Systems anschließt.In An embodiment of the invention is provided that after reaching of the nominal value, a second delay time is waited for and then the measurement of the pressure drop of pressurized hydraulic system connects.
In einer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass das hydraulische System ein USV und ein HSV umfasst, wobei das HSV bis zum Erreichen des Nennwertes geöffnet bleibt und das USV bis zum Erreichen des Zwischenwertes teilweise geschlossen wird und nach Erreichen des Zwischenswertes vollständig geschlossen wird.In An embodiment of the invention is provided that the hydraulic System includes a UPS and a HSV, with the HSV until reaching of the nominal value opened remains and the UPS until reaching the intermediate value partially is closed and closed after reaching the intermediate value becomes.
In einer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Funktionsfähigkeit der einzelnen Kolben anhand eines Frequenzspektrums von Druckschwankungen in dem hydraulischen System geprüft wird.In An embodiment of the invention is provided that the functionality the individual piston on the basis of a frequency spectrum of pressure fluctuations tested in the hydraulic system becomes.
In einer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die einzelnen Kolben als Funktionsfähig eingestuft werden, wenn das Frequenzspektrums der Druckschwankungen ausgewiesene Spektrallinien mit einem ganzzahligen Vielfachen der Pumpendrehzahl umfasst, wobei das größte Vielfache der Anzahl der Kolben der Mehrkolbenpumpe entspricht.In An embodiment of the invention provides that the individual Piston as functional be classified when the frequency spectrum of pressure fluctuations Specified spectral lines with an integer multiple of the Pump speed comprises, wherein the largest multiple of the number of Piston corresponds to the multi-piston pump.
In einer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass mindestens einer der Kolben als zumindest Funktionseingeschränkt eingestuft wird, wenn eine der Spektrallinien mit einem ganzzahligen Vielfachen der Pumpendrehzahl fehlt.In An embodiment of the invention provides that at least one of the pistons classified as at least functional when one of the spectral lines is an integer multiple the pump speed is missing.
Der Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens liegt insbesondere darin, dass bei der Bandendeprüfung in einem Fertigungswerk und nach Durchführung von Servicearbeiten die Möglichkeit gegeben ist, in einem Arbeitsschritt die Qualität des hydraulischen Systems in Bezug auf Pumpenförderleistung, Pumpenfunktion und interne Leckagen zu beurteilen. In dem erfindungsgemäßen Verfahren ist die Überwachung der Mehrkolbenpumpe durch eine Fast-Fourier-Transformation (FFT) während des Druckaufbaus integriert. Der Druckgradient wird von einem Steuergerät erfasst, über eine definierbare Leckagezeit wird der interne Druckverlust bestimmt. Dadurch ist es möglich, sämtliche Prüfungsschritte für das hydraulische System in einem Verfahren durchzuführen. Durch die Zusammenfassung der Prüfungen verringert sich der zeitliche Prüfaufwand in der Fertigung und nach der Durchführung von Servicearbeiten. Im selben Maße erhöht sich die Prozesssicherheit der Bandendeprüfung nach der Fertigung. Ein weiterer Vorteil besteht darin, dass das erfindungsgemäße Verfahren ein einfaches Werkzeug zur Erfassung der Leistungsfähigkeit des hydraulischen Systems während und nach Servicearbeiten (Reparaturarbeiten oder dergleichen) an dem hydraulischen System bietet.The advantage of the method according to the invention lies, in particular, in the fact that in the case of end-of-line testing in a production plant and after carrying out service work, it is possible to assess the quality of the hydraulic system in terms of pump delivery rate, pump function and internal leakages in one operation. In the method according to the invention, the monitoring of the multi-piston pump is integrated by a fast Fourier transformation (FFT) during the pressure build-up. The pressure gradient is detected by a control unit, over a definable leakage time, the internal pressure loss is determined. This makes it possible to have all the test steps for the hydraulic system in one procedure perform. The summary of the tests reduces the time required for testing in production and after the execution of service work. To the same extent, the process reliability of the tape end inspection increases after production. A further advantage is that the method according to the invention offers a simple tool for detecting the performance of the hydraulic system during and after service work (repair work or the like) on the hydraulic system.
Das eingangs genannte Problem wird auch gelöst durch eine Vorrichtung zur Funktionsprüfung eines hydraulischen Systems, insbesondere eines Bremskreises mit einer Mehrkolbenpumpe in einer Bremsanlage eines Fahrzeuges, dadurch gekennzeichnet, dass dieses
- – Mittel zum Messen der Förderleistung der Mehrkolbenpumpe,
- – Mittel zum Prüfen der Funktionsfähigkeit der einzelnen Kolben,
- – Mittel zum Messen des Druckabfalls des mit Druck beaufschlagten hydraulischen Systems zur Bestimmung von Leckagen
- Means for measuring the delivery rate of the multi-piston pump,
- - means for checking the operability of each piston,
- - means for measuring the pressure drop of the pressurized hydraulic system to determine leaks
Das eingangs genannte Problem wird auch gelöst durch ein Prüfgerät zur Verwendung in einem erfindungsgemäßen Verfahren.The The aforementioned problem is also solved by a tester for use in a method according to the invention.
Kurze Beschreibung der ZeichnungenShort description the drawings
Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung anhand der beiliegenden Zeichnungen näher erläutert. Dabei zeigen:following is an embodiment of Present invention explained in more detail with reference to the accompanying drawings. there demonstrate:
Ausführungsform(en) der ErfindungEmbodiment (s) of the invention
Der
zweite Hydraulikkreis MC2 ist identisch dem ersten Hydraulikkreis
MC1 aufgebaut, die Ventile und Bremszylinder sind entsprechend bezeichnet. Der
radbremszylinderseitige Drucksensor ist im zweiten Hydraulikkreis
MC2 mit dem Bezugszeichen
Für die Funktionsfähigkeit einer Fahrzeugbremsanlage ist neben der Funktionsfähigkeit sämtlicher schaltbarer Ventile und der Druckdichtigkeit der Zuleitungen die Funktion der ersten und zweiten Hydropumpe SRP1 und SRP2 von Bedeutung. Die Hydropumpen sind hier Mehrkolbenpumpen, die gedanklich als Parallelschaltung von phasenversetzt arbeitenden Kolbenpumpen, hier drei Kolbenpumpen, dargestellt werden können. Im Folgenden wird ein Ausführungsbeispiel eines Verfahrens beschrieben, mit dem die Funktionsfähigkeit aller verwendeten Komponenten geprüft werden kann. Das Verfahren wird am Beispiel des ersten Hydraulikkreises MC1 beschrieben, der Verfahrensablauf bezüglich des zweiten Hydraulikkreises MC2 und gegebenenfalls weiterer zuvor nicht dargestellter Hydraulikkreise ist identisch.For the functionality a vehicle brake system is in addition to the functionality all switchable valves and the pressure tightness of the supply lines the Function of the first and second hydraulic pump SRP1 and SRP2 of importance. The hydraulic pumps are here multi-piston pumps, which mentally as parallel connection of out-of-phase piston pumps, here three piston pumps shown can be. The following is an embodiment of a method with which the functionality all components used can be tested. The procedure will described using the example of the first hydraulic circuit MC1, the procedure in terms of the second hydraulic circuit MC2 and possibly further before Unillustrated hydraulic circuits are identical.
Nach
Ende des zuvor beschriebenen Tests sendet das Steuergerät die Informationen
an ein Testgerät,
ob alle Pumpenelemente des geprüften Kreises
gefördert
haben, ebenso wie die Zeit Δt4,
bis die Druckdifferenz Δp3
erreicht wurde, sowie die Druckwerte pLTA und
pLTE zu Beginn und Ende der Leckageprüfung. Während des
gesamten Testablaufs darf die Bremse nicht betätigt werden, der Hauptbremszylinder
Während des
Druckaufbaus durch die Hydropumpe entstehen Druckschwankungen, da
ein Druckaufbau nur jeweils während
eines Arbeitshubes eines der Kolben erfolgt. Die Druckschwankungen haben
eine Frequenz und Amplitude, die abhängig von der Pumpendrehzahl
sowie der Anzahl der funktionsfähigen
Kolben sind.
Der Taktzyklus bei der Erfassung der Druckgrößen beträgt beispielsweise eine Millisekunde. Insgesamt reichen dann im vorliegenden Ausführungsbeispiel einer Dreikolbenpumpe pro Bremskreis sechzehn Messwerte für jeden Bremskreis aus, um eine ausreichende Aussage über die Funktionsfähigkeit der Pumpenelemente in der jeweiligen Hydropumpe SRP1 bzw. SRP2 zu ermöglichen. Zur Verringerung des Rauschens wird jeweils ein Mittelwert von beispielsweise fünf Messwerten verwendet. Damit ergibt sich eine Abtastrate von 5 Millisekunden. Diese 5 Millisekunden entsprechen einer Abtastfrequenz von 1/5 Millisekunden, d.h. 200 Hertz. Nach dem Abtasttheorem ist die höchste abtastbare Frequenz somit 100 Hertz (Nyquist-Frequenz). Die tiefste abtastbare Frequenz ergibt sich aus dem Zeitraster, d.h. der Anzahl der Messpunkte mal der Abtastrate, hier sind dies 16·5 Millisekunden = 80 Millisekunden. Die untere Abtastfrequenz, d. h. die untere Grenzfrequenz, liegt dann bei 1/80 Millisekunden = 12,5 Hertz. Diese 12,5 Hertz bilden gleichzeitig das Frequenzraster der FFT. Um zu verhindern, dass durch Störungen irrtümlicherweise ein defektes Pumpenelement erkannt wird, wird der Abstand zwischen den einzelnen zu erwartenden Frequenzen erhöht. Dieser als Störabstand bezeichnete Abstand wird als optimale Pumpendrehzahl gewählt. Im vorliegenden Beispiel soll der Störabstand die doppelte Frequenz des Frequenzrasters der FFT aufweisen, d.h. 2·12,5 Hertz = 25 Hertz. Das entspricht für die Pumpendrehzahl 25·60 = 1500 min-1. Zusammen ergibt sich aus der untern Abtastfrequenz und der optimalen Pumpendrehzahl, dass eine Messung bei einer Pumpendrehzahl von 1500/min für eine Zeitdauer von 80 Millisekunden erfolgen soll. Dies kann durch eine spezielle Testansteuerung oder integriert in einen sowieso erfolgenden Druckaufbau geschehen.The clock cycle in the detection of the print sizes is for example one millisecond. Overall, then in the present exemplary embodiment of a three-piston pump per brake circuit sixteen measured values for each brake circuit sufficient to allow sufficient information about the functioning of the pump elements in the respective hydraulic pump SRP1 and SRP2. To reduce the noise, in each case an average value of, for example, five measured values is used. This results in a sampling rate of 5 milliseconds. These 5 milliseconds correspond to a sampling frequency of 1/5 milliseconds, ie 200 hertz. According to the sampling theorem, the highest scannable frequency is therefore 100 hertz (Nyquist frequency). The lowest scannable frequency results from the time grid, ie the number of measuring points times the sampling rate, here this is 16 × 5 milliseconds = 80 milliseconds. The lower sampling frequency, ie the lower limit frequency, is then 1/80 milliseconds = 12.5 Hertz. These 12.5 hertz simultaneously form the frequency grid of the FFT. In order to prevent a defective pump element from being erroneously detected by faults, the distance between the individual frequencies to be expected is increased. This distance, called the signal-to-noise ratio, is chosen as the optimum pump speed. In the present For example, the signal-to-noise ratio should be twice the frequency of the frequency spectrum of the FFT, ie 2 · 12.5 Hertz = 25 Hertz. This corresponds to the pump speed 25 · 60 = 1500 min -1 . Together, it results from the lower sampling frequency and the optimum pump speed that a measurement should be made at a pump speed of 1500 / min for a period of 80 milliseconds. This can be done by a special test drive or integrated into a pressure build-up that takes place anyway.
Bei
den gewählten
Parametern ergibt sich bei korrekt laufender Kolbenpumpe und gegebenenfalls
unter Abzug eines Grundrauschens ein Frequenzspektrum entsprechend
Wird
die Pumpendrehzahl exakt mit der Abtastfrequenz synchronisiert,
so sind die Ausschläge in
der Fast-Fourier-Transformation am deutlichsten zu erkennen. Weicht
die Pumpendrehzahl von der Abtastfrequenz ab, so kommt es zu Ausschlägen auch
auf benachbarten Frequenzen, wie in
Zur
Realisierung des FFT-Algorithmus mit der vorgeschlagenen Auswertung
von sechzehn Messwerten kann auf die Sechzehn-Bit-Integer-Arithmetik
zurückgegriffen
werden. Somit ergibt sich bei sechzehn Messwerten aufgrund der notwendigen komplexen
Berechnung ein Speicherbedarf von 16·2·2 = 64 Byte. Diese 64 Byte
sind ausreichend, um die einzelnen Schritte der FFT zu berechnen.
Zusätzlicher
Speicher wird nicht benötigt.
Somit ist es möglich,
die FFT mit geringem Aufwand in schon vorhandenen Steuergeräten darzustellen.
Bei sechzehn Messwerten sind 32 Rechenschritte (Zweiwert-FFT) notwendig.
Jeder einzelne Rechenschritt umfasst dabei 4·16 Bit Multiplikationen bzw.
Divisionen sowie 4·16
Bit Additionen mit anschließendem
Shift. Damit ergeben sich für
die Berechnung unterschiedliche Möglichkeiten der Realisation.
Es kann eine Berechnung in der kompletten FFT mit 32 Rechenschritten
in einem Rechenzyklus erfolgen, alternativ kann eine Aufteilung
der FFT auf vier Rechenzyklen mit je acht Rechenschritten erfolgen
oder es kann eine Aufteilung der FFT auf 32 Rechenzyklen mit je
einem Rechenschritt erfolgen. In einem weiteren Ausführungsbeispiel
ist eine Abwandlung denkbar, bei der lediglich achte Messwerte verwendet
werden. Herkömmliche FFT-Controller
oder PC-Programme arbeiten mit einer hohen Abtastrate gegenüber den
zu erwartenden Frequenzen. Somit wird eine Vielzahl von Messwerten
aufgenommen, die mit entsprechender Rechenleistung verarbeitet werden
müssen.
Durch das kleine Frequenzraster der hohen Abtastfrequenz werden
dagegen die Messfrequenzen mit hoher Genauigkeit getroffen. Durch
geschickte Wahl der Verhältnisse
zwischen Abtastfrequenz und den erwartenden Messfrequenzen reichen
wenige (beispielsweise sechzehn, wie im vorliegenden Ausführungsbeispiel,
oder nur acht) Messwerte aus. Notwendig ist dabei jedoch, dass die
Messwerte möglichst
genau mit der Abtastfrequenz synchronisiert werden. Wie in
Ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens wurde zuvor anhand des ersten Hydraulikkreises MC1 beschrieben, das Verfahren kann identisch angewandt werden auf den zweiten Hydraulikkreis MC2. Dabei können beide Verfahren parallel oder hintereinander ausgeführt werden.One embodiment the method according to the invention has previously been described with reference to the first hydraulic circuit MC1, the method can be applied identically to the second hydraulic circuit MC2. It can both methods are carried out in parallel or in succession.
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