DE102007059956A1

DE102007059956A1 - Method for operating vehicle with IC engine and pneumatic brake comprises controlling supercharger so that during braking pressure in working chamber of booster is not less than threshold value, regardless of operating state of engine

Info

Publication number: DE102007059956A1
Application number: DE102007059956A
Authority: DE
Inventors: Axel Wachtendorf; Andreas Konert; Jens Schlüter
Original assignee: Volkswagen AG
Current assignee: Volkswagen AG
Priority date: 2007-12-12
Filing date: 2007-12-12
Publication date: 2009-06-18

Abstract

The method for operating a vehicle with an IC engine and pneumatic brake booster in which low pressure is generated in a vacuum chamber in the booster and high pressure in an air feed upstream from the engine supercharger comprises controlling the supercharger so that during braking the pressure in the working chamber of the booster is not less than a threshold value, regardless of the operating state of the engine.

Description

Die Erfindung betrifft Verfahren zum Betreiben eines Kraftfahrzeugs mit einer Brennkraftmaschine und einem pneumatischen Bremskraftverstärker, wobei ein Unterdruck in einem Saugrohr der Brennkraftmaschine einer Vakuumkammer des Bremskraftverstärkers und ein Überdruck in einem Frischluftkanal der Brennkraftmaschine stromab eines Laders der Brennkraftmaschine einer Arbeitskammer des Bremskraftverstärkers zugeführt wird, gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.The The invention relates to methods for operating a motor vehicle with an internal combustion engine and a pneumatic brake booster, wherein a negative pressure in a suction pipe of the internal combustion engine Vacuum chamber of the brake booster and an overpressure in a fresh air duct of the internal combustion engine downstream of a supercharger the internal combustion engine of a working chamber of the brake booster is fed, according to the preamble of claim 1

Aktuell in Serie befindliche Ottomotoren verfügen über eine Drosseleinrichtung für die Luftansaugung. Mit der Stellung der Drossel wird die dem Motor zugeführte Luftmenge eingestellt. Im Saugrohr, also auf der dem Motor zugewanden Seite der Drossel, stellt sich je nach Position der Drossel ein niedrigerer Luftdruck ein als vor der Drossel. Bei aufgeladenen Ottomotoren liegt vor der Drossel je nach Betriebszustand ein Ladedruck an, der höher ist als der Umgebungsdruck.Current Series gasoline engines have a throttle device for the air intake. With the Position of the throttle is the amount of air supplied to the engine set. In the intake manifold, so on the side facing the engine the throttle, depending on the position of the throttle is a lower Air pressure on as before the throttle. For supercharged gasoline engines Depending on the operating state, a boost pressure is present in front of the throttle, which is higher than the ambient pressure.

Der Bremskraftverstärker umfasst zwei Kammern, nämlich eine Unterdruckkammer und eine Arbeitskammer, die durch eine Membran voneinander getrennt sind. Durch einen Druckunterschied in den beiden Kammern entsteht während eines Bremsvorganges eine Kraft auf die Membran. Diese unterstützt wiederum die aufgebrachte Pedalkraft auf die Kolbenstange und erhöht somit die auf den Hauptbremszylinder wirkende Betätigungskraft.Of the Brake booster comprises two chambers, namely a vacuum chamber and a working chamber passing through a membrane are separated from each other. By a pressure difference in the two Chambers created during a braking process, a force on the membrane. This in turn supports the applied Pedal force on the piston rod, thus increasing the on operating force acting on the master cylinder.

Aufgeladene Ottomotoren benötigen bei gleicher Leistung wie ein Saugrohr weniger Hubraum. Man spricht in diesem Zusammenhang auch von "down-sizing" Konzepten. Das relative Lastkollektiv, in dem ein solcher Motor betrieben wird, ist höher. Dies führt dazu, dass das Unterdruckniveau im Saugrohr im Vergleich zu konventionellen Motoren geringer wird. Der down-sizing Motor wird weiter entdrosselt, um die höhere relative Lastanforderung umzusetzen. Aufgrund dieser Zusammenhänge steht dem Bremskraftverstärker insbesondere während der Aufheizphase für einen Abgaskatalysator, der sogenannten Katheizphase kein ausreichendes Unterdruckniveau zur Verfügung. Um die notwendige Bremskraftverstärkung dennoch sicherzustellen, müssen geeignete Sondermaßnahmen eingebracht werden. Diese Sondermaßnahmen beinhalten beispielsweise das Einbringen von Saugstrahlpumpen, Vakuumpumpen (elektrisch oder mechanisch) oder eine Schaltungsanordnung mit Einflussnahme auf den Lastpunkt des Ottomotors. Diese Sondermaßnahmen sind entweder mit Kosten oder funktionalen Nachteilen verbunden. Zusätzlich kann es vorkommen, dass die vorgenannten Sondermaßnahmen zur Unterdruckerhöhung alleine nicht unter allen Bedingungen eine ausreichende Bremskraftverstärkung sicherstellen und noch weitere zusätzliche Maßnahmen erforderlich sind.charged Gasoline engines require the same performance as a suction pipe less displacement. In this context, one also speaks of "down-sizing" Concepts. The relative load collective in which such a motor is operated, is higher. This leads to the vacuum level in the intake manifold compared to conventional Engines is lower. The down-sizing engine is further throttled, to implement the higher relative load requirement. by virtue of This relationship is the brake booster especially during the heating phase for a Catalytic converter, the so-called Katheizphase not sufficient Vacuum level available. To the necessary brake booster nonetheless, must ensure appropriate special measures be introduced. These special measures include, for example the introduction of suction jet pumps, vacuum pumps (electric or mechanical) or a circuit arrangement with influence on the Load point of the gasoline engine. These special measures are either associated with costs or functional disadvantages. additionally It may happen that the special measures mentioned above for vacuum increase alone not under all conditions ensure sufficient brake booster and even more additional measures required are.

Aus der DE 100 05 011 A1 ist ein Kraftfahrzeug mit pneumatischem Bremskraftverstärker bekannt, wobei das Kraftfahrzeug von einer mittels eines Laders aufgeladenen Brennkraftmaschine angetrieben ist. Der Lader ist durch einen Verbrennungsluftkanal mit dem Verbrennungsmotor verbunden, wobei der Verbrennungsluftkanal mittels einer Drosselklappe zur steuerbaren Frischluftzufuhr für den Verbrennungsmotor motorseits der Drosselklappe in einen Niederdruckabschnitt und laderseits der Drosselklappe in einen Hochdruckabschnitt unterteilt ist. Der pneumatische Bremskraftverstärker weist ein Gehäuse auf, dessen Innenraum durch eine Membran in eine Unterdruckkammer und eine Arbeitskammer unterteilt ist. Die Unterdruckkammer ist mit dem Niederdruckabschnitt druckleitend verbunden und die Arbeitskammer ist mit dem Hochdruckabschnitt druckleitend verbindbar gestaltet. Dadurch steht ein erhöhtes Druckgefälle für die Bremskraftverstärkung zur Verfügung.From the DE 100 05 011 A1 a motor vehicle with a pneumatic brake booster is known, wherein the motor vehicle is driven by a supercharged by a supercharger internal combustion engine. The supercharger is connected by a combustion air duct to the internal combustion engine, wherein the combustion air duct is subdivided by means of a throttle valve for controllable fresh air supply for the engine engine side of the throttle valve into a low pressure section and the throttle side in a high pressure section. The pneumatic brake booster has a housing whose interior is divided by a membrane into a vacuum chamber and a working chamber. The vacuum chamber is pressure-conductively connected to the low-pressure section and the working chamber is designed to be pressure-conductively connectable to the high-pressure section. As a result, there is an increased pressure gradient for the brake booster available.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der o. g. zur Verfügung zu stellen bei dem die Bremskraftverstärkung verbessert und unabhängig vom Betriebszustand der Brennkraftmaschine auf einem hohen Niveau der Druckdifferenz im Bremskraftverstärker sichergestellt ist.Of the Invention is based on the object, a method of o. G. to To provide at the brake booster improved and independent of the operating condition of the internal combustion engine at a high level of pressure difference in the brake booster is ensured.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren der o. g. Art mit den in Anspruch 1 gekennzeichneten Merkmalen gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den weiteren Ansprüchen beschrieben.These The object is achieved by a method the o. g. Art solved with the features characterized in claim 1. Advantageous embodiments of the invention are in the other Claims described.

Dazu ist es bei einem Verfahren der o. g. Art erfindungsgemäß vorgesehen, dass bei Anforderung einer Bremskraft wenigstens ein Steuerorgan des Laders derart angesteuert wird, dass unabhängig von einem Betriebszustand der Brennkraftmaschine der der Arbeitskammer des Bremskraftverstärkers zugeführte Überdruck auf einen vorbestimmten Sollwert oder einen höheren Wert als der vorbestimmte Sollwert eingestellt wird.To it is in a method of o. g. Art provided according to the invention, that when requesting a braking force at least one control element the charger is controlled such that regardless of a Operating state of the internal combustion engine of the working chamber of the Brake booster supplied overpressure to a predetermined desired value or a higher value is set as the predetermined target value.

Dies hat den Vorteil, dass eine verbesserte Bremskraftverstärkung zur Verfügung steht, wobei Sondermaßnahmen zwecks Unterdruckaufbau, wie elektrische/mechanische Unterdruckpumpen, Saugstrahlpumpen sowie Betriebspunktvorgaben der Brennkraftmaschine entfallen können. Dies stellt einen hohen Kosten- und Funktionsvorteil dar.This has the advantage of having an improved brake booster is available, taking special measures for the purpose Negative pressure build-up, such as electrical / mechanical vacuum pumps, suction jet pumps and operating point specifications of the internal combustion engine can be omitted. This represents a high cost and functional advantage.

In einer bevorzugten Ausführungsform umfasst der Lader wenigstens einen Abgasturbolader, wobei zum Einstellen des der Arbeitskammer des Bremskraftverstärkers zugeführten Überdrucks als Steuerorgan des Laders eine Wastegateklappe des Abgasturboladers in Schließrichtung angesteuert wird. Hierbei wird zum Einstellen des der Arbeitskammer des Bremskraftverstärkers zugeführten Überdrucks als Steuerorgan des Laders eine variable Turbinengeometrie (VTG) des Abgasturboladers angesteuert.In a preferred embodiment, the loader comprises at least one exhaust gas turbocharger, wherein for adjusting the pressure of the working chamber of the brake booster supplied as overpressure Control member of the supercharger a wastegate flap of the exhaust gas turbocharger is driven in the closing direction. In this case, a variable turbine geometry (VTG) of the exhaust-gas turbocharger is controlled to set the overpressure supplied to the working chamber of the brake booster as a control element of the supercharger.

In einer alternativen bevorzugten Ausführungsform umfasst der Lader wenigstens einen Kompressor, wobei zum Einstellen des der Arbeitskammer des Bremskraftverstärkers zugeführten Überdrucks als Steuerorgan des Laders eine Kompressorregelklappe angesteuert wird. Hierbei wird zum Einstellen des der Arbeitskammer des Bremskraftverstärkers zugeführten Überdrucks als Steuerorgan des Laders beispielsweise eine Magnetkupplung angesteuert. Zusätzlich oder alternativ wird eine Leistungsabgabe eines Antriebs des Kompressors, insbesondere eines Elektromotors, in Abhängigkeit von der angeforderten Bremskraft geregelt.In an alternative preferred embodiment the loader at least one compressor, wherein for adjusting the the working chamber of the brake booster supplied overpressure controlled as a control element of the supercharger a compressor control flap becomes. This is to adjust the working chamber of the brake booster supplied overpressure as a control element of the supercharger For example, a magnetic coupling is controlled. additionally or alternatively, a power output of a drive of the compressor, in particular an electric motor, depending on the requested braking force regulated.

Zweckmäßigerweise wird der Sollwert für den Überdruck derart gewählt, dass ein Differenzdruck zwischen der Vakuumkammer und der Arbeitskammer wenigstens 800 mbar beträgt.Conveniently, the setpoint for the overpressure is chosen such that that a differential pressure between the vacuum chamber and the working chamber at least 800 mbar.

In einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung ist in dem Frischluftkanal der Brennkraftmaschine stromab des Laders eine Drosselklappe angeordnet, wobei der Unterdruck für die Vakuumkammer des Bremskraftverstärkers stromab der Drosselklappe und der Überdruck für die Arbeitskammer der Brennkraftmaschine stromauf der Drosselklappe aus dem Frischluftkanal abgezweigt wird.In A preferred embodiment of the invention is in the fresh air duct the internal combustion engine downstream of the supercharger a throttle valve arranged wherein the negative pressure for the vacuum chamber of the brake booster downstream of the throttle and the overpressure for the working chamber of the internal combustion engine upstream of the throttle valve is branched off from the fresh air duct.

Die Erfindung wird im Folgenden näher erläutert.The Invention will be explained in more detail below.

Bei einem Kraftfahrzeug mit Bremskraftverstärker, der eine Vakuumkammer und eine Arbeitskammer aufweist, herrscht während des Motorbetriebes in der Ausgangstellung, auch Lösestellung genannt, in beiden Kammern der gleiche Unterdruck. In dieser Stellung ist ein Außenluftkanal verschlossen und ein Vakuumkanal geöffnet. Eine Membran zwischen den beiden Kammern wird durch eine Kolbenrückholfeder in der Endstellung gehalten.at a motor vehicle with brake booster, the one Vacuum chamber and a working chamber, prevails during Motor operation in the initial position, also release position called, in both chambers of the same negative pressure. In this position an outside air duct is closed and a vacuum duct open. A membrane between the two chambers will held in the end position by a piston return spring.

Bei einer Teilbremsung wird durch die Betätigung eines Bremspedals des Kraftfahrzeugs eine mit der Membran verbundene Kolbenstange in Richtung Hauptbremszylinder, gedrückt. Der Vakuumkanal, und somit die Verbindung zwischen den beiden Kammern, wird dabei geschlossen und der Außenluftkanal geöffnet. Der Unterdruck in der Arbeitskammer wird abgebaut. Die durch die Druckdifferenz entstandene Kraft verschiebt die Membran, die Druckstange und somit den Kolben im Hauptbremszylinder, entgegen der Kraft der Kolbenrückholfeder in Richtung Hauptbremszylinder.at Partial braking is achieved by the operation of a brake pedal of the motor vehicle connected to the diaphragm piston rod in the direction of the master cylinder, pressed. The vacuum channel, and thus the connection between the two chambers, it is closed and the outside air duct is opened. The negative pressure in the working chamber is dismantled. The by the pressure difference Resulting force shifts the membrane, the push rod and thus the piston in the master cylinder, against the force of the piston return spring in the direction of the master cylinder.

Der Außenluft- und der Vakuumkanal werden geöffnet, bis durch den im Bremszylinder erzeugten Hydraulikdruck der Ventilkolben zum Stillstand kommt. Die beiden Kanäle werden geschlossen und damit eine Bereitschaftsstellung erreicht. Jede Veränderung des Bremspedaldruckes bewirkt eine Druckdifferenz auf beiden Seiten der Membran und damit eine Erhöhung oder Reduzierung der Abbremsung.Of the Outdoor air and vacuum channels are opened, until by the hydraulic pressure generated in the brake cylinder of the valve piston comes to a standstill. The two channels are closed and thus reached a readiness position. Every change the brake pedal pressure causes a pressure difference on both sides the membrane and thus an increase or decrease in the Braking.

Bei einer Vollbremsung ist der Vakuumkanal geschlossen und der Außenluftkanal vollständig geöffnet. Vor und hinter der Membran herrscht größtmögliche Drückdifferenz. Eine weitere Erhöhung der Kraft auf den Kolben im Hauptbremszylinder ist nur durch eine Erhöhung der Kraft auf das Bremspedal möglich. In diesem Fall ist der Aussteuerpunkt des Bremskraftverstärkers erreicht.at full braking, the vacuum channel is closed and the outside air channel fully open. In front and behind the membrane There is the greatest possible pressure difference. Another increase in the force on the piston in the master cylinder is only possible by increasing the force on the brake pedal. In this case, the control point of the brake booster reached.

Erfindungsgemäß ist es vorgesehen, dass die Arbeitkammer des Bremskraftverstärkers, in der herkömmlicherweise der Umgebungsdruck herrscht, durch geeignete konstruktive Einrichtungen mit einer Ladeluftstrecke stromauf einer Drosselklappe und stromab eines Laders der aufgeladenen Brennkraftmaschine, beispielsweise Ottomotor, verbunden wird. Dies führt bei einer Vollbremsung dazu, dass die Arbeitskammer des Bremskraftverstärkers mit Überdruck beaufschlagt wird. Das Druckgefälle zwischen Vakuumkammer und Arbeitskammer ist in diesem Fall höher im Vergleich zu dem Druckgefälle, dass bei herkömmlichen Bremskraftverstärkern genutzt wird. Die Bremskraftverstärkung ist signifikant verbessert.According to the invention it provided that the working chamber of the brake booster, in which conventionally the ambient pressure prevails suitable design facilities with a charge air line upstream a throttle and downstream of a supercharger of the supercharged internal combustion engine, For example, gasoline engine is connected. This leads a full braking to the working chamber of the brake booster is subjected to overpressure. The pressure gradient between the vacuum chamber and the working chamber is higher in this case compared to the pressure differential, that in conventional Brake Booster is used. The brake booster is significantly improved.

Bei aufgeladenen Ottomotoren werden derzeit zwei mögliche Aufladeeinrichtung eingesetzt. Dies sind die Aufladung mittels Abgasturbolader (ATL) und die Aufladung mittels Kompressor. Bei der letzteren Variante unterscheidet man noch zwischen elektrisch zuschaltbaren oder dauerhaft mitlaufenden Kompressoren. Die Aufladeeinrichtungen können auch miteinander kombiniert werden.at Charged gasoline engines are currently two possible charging device used. These are the turbocharger charge (ATL) and charging by compressor. In the latter variant one differentiates between electrically switchable or permanently accompanying compressors. The charging devices can also be combined with each other.

Der Abgasturbolader stellt bei minimaler Last des Ottomotors einen Mindestladedruck, den so genannten Grundladedruck, bereit. Dieser Grundladedruck ist größer als der Umgebungsdruck. Zusätzlich kann durch eine entsprechende Schaltungsanordnung der Ladedruck, den der Turbolader während der Bremsung aufbaut, noch erhöht werden. Dies erfolgt erfindungsgemäß durch die Ansteuerung geeigneter Stellglieder des Laders, wie beispielsweise des Wastegates eines ATLs, der variablen Turbinengeometrie (VTL) eines ATLs, einer Regelklappe eines Kompressors, eines elektrischen Antriebsmotors eines Kompressors und/oder einer Magnetkupplung eines Kompressors. Der so erzeugte Ladedruck wird erfindungsgemäß für die Bremskraftverstärkung genutzt.The turbocharger provides a minimum boost pressure, the so-called base boost pressure, with minimum load of the gasoline engine. This base boost pressure is greater than the ambient pressure. In addition, by a corresponding circuit arrangement, the boost pressure, which builds up the turbocharger during braking, can be increased. This is done according to the invention by controlling suitable actuators of the supercharger, such as the wastegate of an ATL, the variable turbine geometry (VTL) of an ATL, a control valve of a compressor, an electric drive motor of a compressor and / or a magnetic coupling of a compressor. The boost pressure thus generated is used according to the invention for the brake booster.

Der Ladedruck, den ein Kompressorkonzept bereitstellt, ist über geeignete Stellglieder wie beispielsweise einer Kompressorregelklappe und Magnetkupplung, einstellbar. Erfindungsgemäß ist es vorgesehen, für die Versorgung des Bremskraftverstärkers den Kompressor derart zu betreiben, dass während der Bremsung ein ausreichend hoher Ladedruck aufgebaut wird. Dazu ist in einer Steuereinheit, z. B. einem Motorsteuergerät eine geeignete Schaltungsanordnung vorgesehen. Die Steuereinheit gibt dafür ein entsprechendes Signal an das Stellglied des Kompressors ab.Of the Boost pressure a compressor concept provides is over suitable actuators such as a compressor damper and magnetic coupling, adjustable. According to the invention it is provided for the supply of the brake booster operate the compressor so that during braking a sufficiently high boost pressure is built up. This is in one Control unit, z. B. an engine control unit a suitable Circuitry provided. The control unit gives for it a corresponding signal to the actuator of the compressor.

Während einer Bremsung wird somit erfindungsgemäß ein ATL und/oder ein Kompressor aktiviert und auf einen Sollüberdruck geregelt. Dieser Sollüberdruck richtet sich nach dem zur Verfügung stehenden Unterdruckdruck im Saugrohr. Es soll stets eine ausreichende Druckdifferenz zwischen der Vakuumkammer, die mit dem Saugrohr druckleitend verbunden ist, und der Arbeitskammer, der der Überdruck des Kompressors oder ATLs zugeführt wird, zur Verfügung stehen. Diese notwendige bzw. vorbestimmte Druckdifferenz wird durch den Bremskraftverstärker bestimmt und liegt typischerweise bei ca. 800 mbar. Insbesondere bei kompressoraufgeladenen Konzepten und/oder bei Turboaufladung ist zusätzlich eine Ladedruckregelung während der Bremsung vorgesehen.While a braking is thus according to the invention a ATL and / or a compressor activated and to a target overpressure regulated. This target pressure depends on the Available vacuum pressure in the intake manifold. It should always a sufficient pressure difference between the vacuum chamber, the is pressure-conductively connected to the suction tube, and the working chamber, which supplied the overpressure of the compressor or ATLs will be available. This necessary or predetermined Pressure difference is determined by the brake booster and is typically around 800 mbar. Especially with compressor-charged Concepts and / or turbocharging is additionally one Boost pressure control provided during braking.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.This list The documents listed by the applicant have been automated generated and is solely for better information recorded by the reader. The list is not part of the German Patent or utility model application. The DPMA takes over no liability for any errors or omissions.

Zitierte PatentliteraturCited patent literature

- DE 10005011 A1 [0005]

Claims

Method for operating a motor vehicle with an internal combustion engine and a pneumatic brake booster, wherein a negative pressure in a suction pipe of the internal combustion engine of a vacuum chamber of the brake booster and a positive pressure in a fresh air duct of the internal combustion engine is supplied downstream of a supercharger of the internal combustion engine to a working chamber of the brake booster, characterized in that at Requirement of a braking force at least one control member of the supercharger is controlled such that regardless of an operating condition of the internal combustion engine of the working chamber of the brake booster supplied excess pressure is set to a predetermined target value or a higher value than the predetermined target value.

Method according to claim 1, characterized in that that the loader comprises at least one exhaust gas turbocharger, wherein the Adjusting the working chamber of the brake booster supplied overpressure as a control element of the supercharger a wastegate flap of the exhaust gas turbocharger is driven in the closing direction becomes.

Method according to claim 2, characterized in that that for adjusting the working chamber of the brake booster supplied overpressure as a control element of the supercharger a variable turbine geometry (VTG) of the exhaust gas turbocharger driven becomes.

Method according to at least one of the preceding Claims, characterized in that the loader at least a compressor, wherein for adjusting the working chamber of the Brake booster supplied overpressure as Control member of the supercharger is controlled by a compressor control flap.

Method according to claim 4, characterized in that that for adjusting the working chamber of the brake booster supplied overpressure as a control element of the supercharger a magnetic coupling is controlled.

Method according to claim 4 or 5, characterized that a power output of a drive of the compressor, in particular an electric motor, depending on the requested braking force is regulated.

Method according to at least one of the preceding Claims, characterized in that the desired value for the pressure is chosen such that a differential pressure between the vacuum chamber and the working chamber at least 800 mbar is.

Method according to at least one of the preceding Claims, characterized in that in the fresh air duct the internal combustion engine is arranged downstream of the supercharger, a throttle valve, wherein the negative pressure for the vacuum chamber of the brake booster downstream of the throttle and the overpressure for the working chamber of the internal combustion engine upstream of the throttle valve is branched off from the fresh air duct.