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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Bestimmen des Drucks in einem Bremskraftverstärker nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 sowie eine Start-Stopp-Steuereinrichtung zum selbsttätigen Wiederstart einer Brennkraftmaschine in einem Kraftfahrzeug im Falle eines ungenügenden Drucks in einem Bremskraftverstärker.
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Bei Kraftfahrzeugen mit Start-Stopp-Automatik kann die Brennkraftmaschine bzw. der Verbrennungsmotor automatisch gestoppt, d. h. abgeschaltet werden, wenn keine Vortriebsleistung benötigt wird (z. B. beim Warten vor einer Ampel), und automatisch neu gestartet, das heißt angelassen werden, wenn der Fahrer wieder Vortriebsleistung verlangt. Ein derartiger Start-Stopp-Betrieb vermindert den Kraftstoffverbrauch sowie die Schadstoff- und Geräuschemissionen.
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Bei Kraftfahrzeugen mit Unterdruck-Bremskraftverstärker, der zur Betätigung einer Bremsanlage des Kraftfahrzeugs mittels eines Hauptbremszylinders verwendet wird, und Start-Stopp-Automatik muss der im Bremskraftverstärker herrschende Druck bzw. Unterdruck überwacht werden, um sicherzustellen, dass stets genügend Bremshilfskraft zur Verfügung steht. Wenn der Verbrennungsmotor die alleinige Unterdruckquelle für den Bremskraftverstärker ist und nicht läuft, wird kein Unterdruck erzeugt. Wenn der Fahrer in dieser Situation die Bremse betätigt, vermindert sich der Unterdruck im Bremskraftverstärker schnell bis zu einem Wert, bei dem die Bremshilfskraft unzureichend ist. Dies ist nicht nur aus Sicherheitsgründen unerwünscht, sondern auch vor dem Hintergrund, dass der Fahrer Auswirkungen der Start-Stopp-Automatik möglichst nicht bemerken soll.
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Um den Verbrennungsmotor rechtzeitig neu starten zu können, könnte ein Unterdrucksensor am Bremskraftverstärker vorgesehen werden und der aktuelle Unterdruckwert mit einem Schwellenwert verglichen werden, wobei der Verbrennungsmotor neu gestartet würde, wenn der Unterdruckwert den Schwellenwert unterschreitet. Ein derartiger Sensor bedeutet jedoch zusätzlichen Hardwareaufwand.
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So ist beispielsweise aus der
DE 600 11 382 T2 ein Verfahren zum Bestimmen des Drucks in einem Bremskraftverstärker bekannt, der zur Betätigung einer Bremsanlage verwendet wird und durch ein Rückschlagventil mit einem Ansaugkrümmer einer Brennkraftmaschine verbunden ist. Das Verfahren umfasst die Erkennung eines Bremszyklus, der beispielsweise anhand eines hydraulischen Bremsdrucks ermittelt werden kann, sowie die Verwendung des in dem Ansaugkrümmer herrschenden Drucks. Wenn bei einem Bestimmungszyklus der zuvor bestimmte Druck im Bremskraftverstärker größer ist als der Druck im Ansaugkrümmer, wird der neu bestimmte Bremskraftverstärkerdruck mit dem Ansaugkrümmerdruck abzüglich einer Konstanten gleichgesetzt, die den Druckabfall durch das Rückschlagventil korrigiert.
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Des Weiteren offenbart die
DE 10 2009 027 337 A1 zum Beispiel ein Verfahren zum Schätzen des in einem Kraftfahrzeug-Bremskraftverstärker herrschenden Unterdrucks sowie eine Start-Stopp-Steuereinrichtung, welche ohne einen Unterdrucksensor am Bremskraftverstärker auskommen. Eine Schätzung des Unterdrucks erfolgt alleine auf Basis eines in einem Hauptbremszylinder herrschenden Hydraulikdrucks sowie der Motordrehzahl eines Verbrennungsmotors des Kraftfahrzeugs, der eine Vakuumpumpe zur Bereitstellung des Unterdrucks für den Bremskraftverstärker antreibt.
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Aus der
EP 1 270 308 A2 sind ein Verfahren zum Schätzen des in einem Kraftfahrzeug-Bremskraftverstärker herrschenden Unterdrucks sowie eine Start-Stopp-Steuereinrichtung bekannt, welche ebenfalls ohne einen Unterdrucksensor am Bremskraftverstärker auskommen. Eine Schätzung des Unterdrucks erfolgt auf Basis eines in einem Hauptbremszylinder herrschenden Hydraulikdrucks, des von einem Verbrennungsmotor des Kraftfahrzeugs bereitgestellten Unterdrucks sowie des Betrages, um den das Bremspedal niedergedrückt ist.
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Ein Aspekt der der
DE 10 2011 110 699 A1 betrifft ein Verfahren zur Regelung eines Verbrennungsmotors in einem Kraftfahrzeug mit einem durch Unterdruck in einem Ansaugtrakt betätigten Bremskraftverstärker, aufweisend den Schritt des Erfassens eines Betriebszustandes, in dem ein zusätzlicher Luftmassenstrom aus dem Bremskraftverstärker in den Ansaugtrakt geleitet wird. Aus der
De 10 2011 11 0699 A1 ist also ein Verfahren zum Regeln einer Brennkraftmaschine bekannt, bei dem ein Luftmassenstrom, der während eines Bremsvorgangs aus dem Bremskraftverstärker in den Ansaugkrümmer strömt, ermittelt wird.
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Der Gegenstand der
DE 10 2005 031 734 A1 betrifft ein Verfahren zur drucksensorlosen Ermittlung eines Drucks in einem mittels einer Betätigungsvorrichtung betätigten Bremskraftverstärker für ein Kraftfahrzeug mit Motoranlage, umfassend ein saugrohrdruckbeaufschlagtes Saugrohr zum optimierten Ausführen eines Bremsvorgang, umfassend die Schritte: Erfassen der Fahrsituation und Simulieren des Drucks in Abhängigkeit von der Fahrsituation, sowie eine Vorrichtung zur Verstärkung der Bremskraft in einem ottomotorbetriebenen Kraftfahrzeug mit einer Betätigungseinrichtung und einer mit der Betätigungseinrichtung gekoppelten unterdruckabhängigen Kraftverstärkungsvorrichtung, wobei die Kraftverstärkungsvorrichtung unterdrucksensorlos ausgebildet ist.
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Vor diesem Hintergrund liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine einfache und dennoch genauere Bestimmung des aktuellen Drucks, insbesondere Unterdrucks, in einem Bremskraftverstärker mit möglichst geringem Hardwareaufwand zu ermöglichen.
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Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst sowie durch eine Start-Stopp-Steuereinrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 10. Weitere besonders vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung offenbaren die jeweiligen Unteransprüche.
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Es ist darauf hinzuweisen, dass die in der nachfolgenden Beschreibung einzeln aufgeführten Merkmale in beliebiger, technisch sinnvoller Weise miteinander kombiniert werden können und weitere Ausgestaltungen der Erfindung aufzeigen. Die Beschreibung charakterisiert und spezifiziert die Erfindung insbesondere im Zusammenhang mit den Figuren zusätzlich.
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Erfindungsgemäß wird bei einem Verfahren zum Bestimmen des Drucks, insbesondere des Unterdrucks, in einem Bremskraftverstärker, insbesondere einem Unterdruckbremskraftverstärker, der zur Betätigung einer Bremsanlage mittels wenigstens eines Hauptbremszylinders verwendet wird und durch ein Rückschlagventil mit einem Ansaugkrümmer einer Brennkraftmaschine fluidleitend verbunden ist, ein Unterdruckverlust im Bremskraftverstärker infolge einer Betätigung des Hauptbremszylinders mit einem Unterdruckgewinn im Bremskraftverstärker infolge eines Druckunterschieds zwischen dem Bremskraftverstärkerdruck und dem Ansaugkrümmerdruck bilanziert.
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Allgemein führt jede Betätigung des Hauptbremszylinders, das heißt jede Bremsanforderung mithilfe der Bremsanlage, zu einem Unterdruckverlust im Bremskraftverstärker. Infolge eines entsprechenden Druckunterschieds zwischen dem Bremskraftverstärkerdruck und dem Ansaugkrümmerdruck kann hingegen ein Unterdruckgewinn im Bremskraftverstärker im Sinne einer Verbesserung der Bremsunterstützungskraft durch den Bremskraftverstärker erzielt werden, da der Bremskraftverstärker fluidleitend über das Rückschlagventil mit dem Ansaugkrümmer verbunden ist.
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Gemäß der vorliegenden Erfindung wird zur Bestimmung des augenblicklichen Bremskraftverstärkerdrucks der vorstehend erwähnte Unterdruckverlust im Bremskraftverstärker mit dem vorstehend erwähnten Unterdruckgewinn im Bremskraftverstärker bilanziert. Mit anderen Worten werden durch das erfindungsgemäße Bilanzieren der zeitliche Verlauf des Unterdruckverlusts und der zeitliche Verlauf des Unterdruckgewinns kontinuierlich oder quasikontinuierlich summiert, wobei der Unterdruckverlust gegenüber dem Unterdruckgewinn ein umgekehrtes Vorzeichen aufweist. Aus der zeitkontinuierlich oder quasizeitkontinuierlich ermittelten rechnerischen Bilanz des Unterdruckverlusts und des Unterdruckgewinns im Bremskraftverstärker lässt sich somit jederzeit der augenblicklich im Bremskraftverstärker herrschende Druck, insbesondere Unterdruck, der zur Bremskraftunterstützung zur Verfügung steht, berechnen bzw. schätzen.
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Hierbei sieht die vorliegende Erfindung weiter vor, dass der Unterdruckgewinn im Bremskraftverstärker durch den zeitlichen Verlauf der Luftmassenströmung zwischen dem Bremskraftverstärker und dem Ansaugkrümmer berechnet wird. Dies ermöglicht eine einfache, gleichzeitig aber auch eine sehr genaue Berechnung des im Bremskraftverstärker herrschenden resultierenden Drucks, insbesondere Unterdrucks, zu jeder Zeit.
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Da die Luftmassenströmung zwischen dem Bremskraftverstärker und dem Ansaugkrümmer durch den augenblicklichen Druckunterschied zwischen dem Bremskraftverstärkerdruck und dem Ansaugkrümmerdruck bestimmt ist, der augenblickliche Bremskraftverstärkerdruck aber zum Beispiel bereits aus der erfindungsgemäßen vorherigen Berechnung bekannt ist, wird zur Berechnung des Unterdruckgewinns im Bremskraftverstärker lediglich noch der augenblickliche Ansaugkrümmerdruck als weitere Eingangsgröße benötigt.
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Da der Ansaugkrümmerdruck im Ansaugkrümmer zum Beispiel durch einen Ansaugkrümmerdrucksensor erfasst werden kann, der bei modernen Fahrzeugen ohnehin vorhanden ist, erfordert die Realisierung der vorliegenden Erfindung in einem derartigen Fahrzeug keinerlei zusätzliche Hardware, sondern kann alleine softwaremäßig umgesetzt werden, beispielsweise durch eine elektronische Steuereinrichtung des Fahrzeugs, vorzugsweise durch eine elektronische Bremssteuereinrichtung, wie zum Beispiel eine ESP-Steuereinrichtung (ESP: Elektronisches Stabilitätsprogramm). Somit können auf äußerst einfache und genaue Weise die Stillstandzeit der Brennkraftmaschine optimiert und damit der Kraftstoffverbrauch sowie der Schadstoffausstoß minimiert werden.
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Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung wird der Unterdruckgewinn im Bremskraftverstärker zusätzlich abhängig von einem Öffnungsgrad des Rückschlagventils bestimmt. Hierdurch lässt sich die Genauigkeit der Berechnung des Unterdruckgewinns infolge eines Druckunterschieds zwischen dem Bremskraftverstärkerdruck und dem Ansaugkrümmerdruck weiter verbessern, da das Rückschlagventil für die Luftmassenströmung zwischen dem Bremskraftverstärker und dem Ansaugkrümmer abhängig vom jeweiligen Öffnungsgrad ein mehr oder weniger großes Hindernis darstellt und dementsprechend zu einem Druckverlust am Rückschlagventil führt.
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Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass der Öffnungsgrad des Rückschlagventils anhand der Druckdifferenz zwischen dem Bremskraftverstärkerdruck und dem Ansaugkrümmerdruck berechnet wird. Da der Öffnungsgrad alleine aus dieser Druckdifferenz berechnet wird, ist kein zusätzlicher Hardwareaufwand erforderlich, um den Öffnungsgrad des Rückschlagventils anderweitig zu erfassen.
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Zur noch weiteren Verbesserung der Genauigkeit der Berechnung des Unterdruckgewinns im Bremskraftverstärker wird gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung der Unterdruckgewinn im Bremskraftverstärker zu Null berechnet, wenn der Ansaugkrümmerdruck größer oder gleich dem Bremskraftverstärkerdruck ist. In diesem Fall ist das Rückschlagventil derart zwischen dem Bremskraftverstärker und dem Ansaugkrümmer der Brennkraftmaschine angeordnet und ausgelegt, dass es eine Luftmassenströmung vom Ansaugkrümmer zum Bremskraftverstärker in jedem Fall unterbindet, eine Luftmassenströmung vom Bremskraftverstärker zum Ansaugkrümmer hingegen zulässt, wenn der Bremskraftverstärkerdruck ausreichend größer ist als der Ansaugkrümmerdruck. Je nach augenblicklichem Betriebszustand der Brennkraftmaschine kann im Ansaugkrümmer temporär ein höherer Ansaugkrümmerdruck als im Bremskraftverstärker vorhanden sein, insbesondere beispielsweise bei durch einen Turbolader aufgeladene Brennkraftmaschinen, so dass in diesem Fall keine Luftmassenströmung vom Ansaugkrümmer zum Bremskraftverstärker auftritt. Dieser Zustand wird gemäß dieser Ausführung exakt abgebildet.
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Bevorzugt werden gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung zur Berechnung der Luftmassenströmung zwischen dem Bremskraftverstärker und dem Ansaugkrümmer lediglich der augenblickliche Bremskraftverstärkerdruck sowie ein zu diesem Zeitpunkt im Ansaugkrümmer herrschender Ansaugkrümmerdruck als Eingangsgrößen verwendet, wobei als augenblicklicher Bremskraftverstärkerdruck der zuletzt gemäß dieser Erfindung bestimmte Bremskraftverstärkerdruck verwendet wird. Mit anderen Worten wird der bereits erfindungsgemäß ermittelte Bremskraftverstärkerdruck zur Berechnung der augenblicklichen Luftmassenströmung rückgekoppelt.
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Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung zur genauen Berechnung des Unterdruckverlustes im Bremskraftverstärker sieht vor, dass der Unterdruckverlust im Bremskraftverstärker unter alleiniger Verwendung eines im Hauptbremszylinder herrschenden Hydraulikdrucks sowie eines in der Umgebung des Bremskraftverstärkers herrschenden Umgebungsdrucks berechnet wird. Mit anderen Worten ist der Unterdruckverlust im Bremskraftverstärker infolge einer Betätigung des Hauptbremszylinders durch den im Hauptbremszylinder herrschenden Hydraulikdruck sowie durch den in der Umgebung des Bremskraftverstärkers herrschenden Umgebungsdrucks bestimmt. Da der Hydraulikdruck im Hauptbremszylinder beispielsweise durch einen Hydraulikdrucksensor erfasst werden kann, der bei modernen Fahrzeugen ohnehin vorhanden ist, erfordert die Realisierung der vorliegenden Ausgestaltung in einem derartigen Fahrzeug lediglich noch einen Sensor zur Erfassung des Umgebungsdrucks, wodurch der zusätzliche Hardwareaufwand aber insgesamt verringert ist.
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Der Unterdruckverlust nimmt infolge der Bremskraftverstärkung durch den Bremskraftverstärker mit zunehmendem Hydraulikdruck im Hauptbremszylinder allgemein bis zu einer oberen Grenze, dem so genannten Aussteuerpunkt („run out“) des Bremskraftverstärkers, ab dem bei weiterer Betätigung eines Bremspedals keine zusätzliche Bremshilfskraft durch den Bremskraftverstärker mehr zur Verfügung gestellt werden kann und somit der Unterdruckverlust im Bremskraftverstärker zu Null wird, zu. Auch dieser Tatsache kann Rechnung getragen, indem der Unterdruckverlust im Bremskraftverstärker in Abhängigkeit vom tatsächlichen Hydraulikdruck im Hauptbremszylinder unter Berücksichtigung des Aussteuerpunktes, ab dem der Unterdruckverlust im Bremskraftverstärker zu Null berechnet wird, bestimmt wird.
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Gemäß einer noch weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung wird der erfindungsgemäß bestimmte Bremskraftverstärkerdruck dazu verwendet, bei einem Kraftfahrzeug mit Start-Stopp-Automatik zu entscheiden, wann die Brennkraftmaschine neu zu starten ist. Insbesondere kann der rechnerisch bestimmte Bremskraftverstärkerdruck gemäß der vorliegenden Erfindung beispielsweise mit einem vorherbestimmbaren Druckschwellenwert verglichen werden, bei dessen Überschreitung die Brennkraftmaschine neu gestartet wird, um den Bremskraftverstärker mit Druck, insbesondere Unterdruck, aus dem Ansaugkrümmer zu versorgen und damit die Bremskraftunterstützung durch den Bremskraftverstärker zu jeder Zeit sicherzustellen.
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Eine noch weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung sieht außerdem vor, dass der erfindungsgemäß bestimmte Bremskraftverstärkerdruck dazu verwendet wird zu entscheiden, wann eine Motorsteuerung der Brennkraftmaschine die Brennkraftmaschine in einer solchen Betriebsart betreibt, dass im Ansaugkrümmer der Brennkraftmaschine ein für den Unterdruckgewinn im Bremskraftverstärker geringerer Ansaugkrümmerdruck bereitgestellt wird, um den Bremskraftverstärkerdruck zu verkleinern und damit die Bremskraftunterstützung durch den Bremskraftverstärker zu jeder Zeit sicherzustellen. Insbesondere kann diese Betriebsart immer dann verwendet werden, wenn der erfindungsgemäß bestimmte Bremskraftverstärkerdruck über einem vorherbestimmbaren Druckschwellenwert liegt.
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Noch weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sehen vor, dass der im Hauptbremszylinder herrschende Hydraulikdruck mittels eines Hydraulikdrucksensors erfasst wird und/oder dass der in der Umgebung des Bremskraftverstärkers herrschende Umgebungsdruck mittels eines Umgebungsdrucksensors erfasst wird und/oder dass der Druck im Ansaugkrümmer mittels eines Ansaugkrümmerdrucksensors erfasst wird, der den absoluten Druck im Ansaugkrümmer ermittelt.
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Anhand der vorstehenden Beschreibung ist zu erkennen, dass das erfindungsgemäße Verfahren zum Bestimmen des Drucks in einem Bremskraftverstärker für die Berechnung des Unterdruckverlusts sowie des Unterdruckgewinns im Bremskraftverstärker höchstens den im Hauptbremszylinder herrschenden Hydraulikdruck, den in der Umgebung des Bremskraftverstärkers herrschenden Umgebungsdruck sowie den im Ansaugkrümmer herrschenden Ansaugkrümmerdruck als unbekannte Eingangsgrößen erfordert.
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Gemäß einem anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung wird eine Start-Stopp-Steuereinrichtung zum selbsttätigen Wiederstart einer Brennkraftmaschine in einem Kraftfahrzeug im Falle eines ungenügenden Drucks in einem Bremskraftverstärker bereitgestellt. Der Bremskraftverstärker wird zur Betätigung einer Bremsanlage mittels wenigstens eines Hauptbremszylinders verwendet und ist durch ein Rückschlagventil mit einem Ansaugkrümmer der Brennkraftmaschine fluidleitend verbunden, das eine Luftströmung vom Bremskraftverstärker zum Ansaugkrümmer zulassen kann, eine Luftströmung in entgegengesetzter Richtung jedoch in Jedem Fall unterbindet. In vorteilhafter Weise umfasst die Steuereinrichtung lediglich und ausschließlich einen Hydraulikdrucksensor zur Erfassung des im Hauptbremszylinder herrschenden Hydraulikdrucks, einen Umgebungsdrucksensor zur Erfassung des in der Umgebung des Bremskraftverstärkers herrschenden Umgebungsdrucks und einen Ansaugkrümmerdrucksensor zur Erfassung des im Ansaugkrümmer herrschenden Ansaugkrümmerdrucks und ist zur Durchführung des Verfahrens nach einer der vorhergehend beschriebenen Ausgestaltungen ausgebildet.
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Darüber hinaus stellt die vorliegende Erfindung eine Motorsteuereinrichtung zur Steuerung einer Betriebsart einer Brennkraftmaschine eines Kraftfahrzeugs bereit. Die Motorsteuereinrichtung ist zur Durchführung des Verfahrens nach einer der vorhergehend beschriebenen Ausgestaltungen ausgebildet und ferner dazu eingerichtet, die Betriebsart der Brennkraftmaschine derart zu wählen, dass im Falle eines ungenügenden Drucks in einem Bremskraftverstärker in einem Ansaugkrümmer der Brennkraftmaschine ein für den Unterdruckgewinn im Bremskraftverstärker geringerer Ansaugkrümmerdruck bereitgestellt wird, um den Bremskraftverstärkerdruck zu verkleinern und damit die Bremskraftunterstützung durch den Bremskraftverstärker zu jeder Zeit sicherzustellen. Der Bremskraftverstärker wird zur Betätigung einer Bremsanlage mittels wenigstens eines Hauptbremszylinders verwendet und ist durch ein Rückschlagventil mit dem Ansaugkrümmer der Brennkraftmaschine fluidleitend verbunden, das eine Luftströmung vom Bremskraftverstärker zum Ansaugkrümmer zulassen kann, eine Luftströmung in entgegengesetzter Richtung jedoch in jedem Fall unterbindet. In vorteilhafter Weise umfasst die Steuereinrichtung lediglich und ausschließlich einen Hydraulikdrucksensor zur Erfassung des im Hauptbremszylinder herrschenden Hydraulikdrucks, einen Umgebungsdrucksensor zur Erfassung des in der Umgebung des Bremskraftverstärkers herrschenden Umgebungsdrucks und einen Ansaugkrümmerdrucksensor zur Erfassung des im Ansaugkrümmer herrschenden Ansaugkrümmerdrucks.
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Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung eines nicht einschränkend zu verstehenden Ausführungsbeispiels der Erfindung, die im Folgenden unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert wird. In dieser Zeichnung zeigen schematisch:
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1 ein Blockdiagramm eines Verfahrens zum Bestimmen des Drucks in einem Bremskraftverstärker anhand eines in einem Hauptbremszylinder herrschenden Hydraulikdrucks, eines in der Umgebung des Bremskraftverstärkers herrschenden Umgebungsdrucks sowie eines in einem Ansaugkrümmer herrschenden Ansaugkrümmerdrucks gemäß der Erfindung,
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2 ein erstes Blockdiagramm zur Berechnung eines Unterdruckgewinns im Bremskraftverstärker gemäß der Erfindung und
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3 ein zweites, detaillierteres Blockdiagramm zur Berechnung des Unterdruckgewinns aus 2.
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In den unterschiedlichen Figuren sind hinsichtlich ihrer Funktion gleichwertige Teile stets mit denselben Bezugszeichen versehen, so dass diese in der Regel auch nur einmal beschrieben werden.
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1 zeigt ein Blockdiagramm eines Verfahrens 1 zum Bestimmen des Drucks 2 in einem Bremskraftverstärker (nicht dargestellt) anhand eines in einem Hauptbremszylinder (ebenfalls nicht dargestellt) herrschenden Hydraulikdrucks 3, eines in der Umgebung des Bremskraftverstärkers herrschenden Umgebungsdrucks 20 sowie eines in einem Ansaugkrümmer (nicht dargestellt) herrschenden Ansaugkrümmerdrucks 4 gemäß der Erfindung. Der Bremskraftverstärker dient der Betätigung einer nicht dargestellten Bremsanlage eines Kraftfahrzeugs (ebenfalls nicht dargestellt) mittels des Hauptbremszylinders. Ferner ist der Bremskraftverstärker über ein Rückschlagventil mit dem Ansaugkrümmer einer Brennkraftmaschine des Kraftfahrzeugs fluidleitend verbunden. Das Rückschlagventil ist hierbei derart angeordnet und ausgebildet, eine Luftströmung von dem Bremskraftverstärker zum Ansaugkrümmer zuzulassen, eine Luftströmung von dem Ansaugkrümmer zum Bremskraftverstärker hingegen in jedem Fall zu unterbinden. Der Bremskraftverstärkerdruck 2, der Umgebungsdruck 20 sowie der Ansaugkrümmerdruck 4 stellen jeweils absolute Drücke dar. Der Ansaugkrümmerdruck 4 wird bei dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel des Verfahrens 1 mit Hilfe eines im Ansaugkrümmer angeordneten Ansaugkrümmerdrucksensors (nicht dargestellt) erfasst und einer Steuereinrichtung (ebenfalls nicht dargestellt) zur Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens zugeleitet, zum Beispiel unmittelbar durch Festverdrahtung oder über einen Kommunikationsbus, wie zum Beispiel CAN. In ähnlicher Weise werden der Hydraulikdruck 3 bei dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel mittels eines Hydraulikdrucksensors und der Umgebungsdruck 20 mittels eines Umgebungsdrucksensors erfasst und ebenfalls der Steuereinrichtung festverdrahtet oder über den Kommunikationsbus zugeleitet.
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Wie in
1 zu erkennen ist, sind der Hydraulikdruck
3, der Umgebungsdruck
20 sowie der Ansaugkrümmerdruck
4 die alleinigen Eingangsgrößen des Verfahrens
1, das als Ausgangsgröße den Bremskraftverstärkerdruck
2 bereitstellt. Der Hydraulikdruck
3 und der Umgebungsdruck
20 werden einem Funktionsblock
5 zugeführt, in dem der Unterdruckverlust im Bremskraftverstärker infolge einer Betätigung des Hauptbremszylinders berechnet wird. Eine derartige Berechnung kann beispielsweise nach dem in der anmeldereigenen Patentanmeldung
DE 10 2009 027 337 A1 offenbarten Verfahren durchgeführt werden, auf deren Offenbarungsgehalt hiermit vollumfänglich Bezug genommen wird. Bevorzugt wird der Unterdruckverlust im Bremskraftverstärker abhängig von dem im Hauptbremszylinder herrschenden Hydraulikdruck sowie dem in der Umgebung des Bremskraftverstärkers herrschenden Umgebungsdruck berechnet, wobei das Erreichen eines so genannten Aussteuerpunkts („run out“) des Bremskraftverstärkers ebenfalls berücksichtigt wird. Ein solches Verfahren ist in der vorstehend genannten Patentanmeldung offenbart, so dass hierauf nicht näher eingegangen wird.
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Wie in 1 zu sehen ist, wird der Ansaugkrümmerdruck 4 einem Funktionsblock 6 zugeführt, in dem der Unterdruckgewinn im Bremskraftverstärker infolge eines Druckunterschieds zwischen dem Bremskraftverstärkerdruck 2 und dem Ansaugkrümmerdruck 4 berechnet wird. Der Unterdruckverlust 5 sowie der Unterdruckgewinn 6 werden in einem Summierer 7 bilanziert, das heißt es werden durch das Bilanzieren allgemein der zeitliche Verlauf des Unterdruckverlusts 5 und der zeitliche Verlauf des Unterdruckgewinns 6 kontinuierlich oder quasikontinuierlich durch den Summierer 7 summiert, wobei der Unterdruckverlust 5 gegenüber dem Unterdruckgewinn 6 ein umgekehrtes Vorzeichen aufweist. Aus der zeitkontinuierlichen oder quasizeitkontinuierlichen Bilanz des Unterdruckverlusts 5 und des Unterdruckgewinns 6 im Bremskraftverstärker ergibt sich der augenblickliche Bremskraftverstärkerdruck 2.
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Darüber hinaus ist 1 zu entnehmen, dass der auf die zuvor beschriebene Weise bestimmte Bremskraftverstärkerdruck 2 sowohl dem Funktionsblock 5 als auch dem Funktionsblock 6 zugeführt, das heißt rückgekoppelt wird.
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2 stellt ein erstes Blockdiagramm zur Berechnung des Unterdruckgewinns 6 im Bremskraftverstärker gemäß der Erfindung dar. Der Unterdruckgewinn 6 im Bremskraftverstärker wird erfindungsgemäß durch den zeitlichen Verlauf der Luftmassenströmung 8 zwischen dem Bremskraftverstärker und dem Ansaugkrümmer berechnet, wobei bei dem in 2 dargestellten Ausführungsbeispiel des Verfahrens 1 der Einfluss des zwischen dem Bremskraftverstärker und dem Ansaugkrümmer angeordneten Rückschlagventils ebenfalls berücksichtig wird. Insbesondere wirkt sich der Öffnungsgrad des Rückschlagventils auf den effektiven Strömungsquerschnitt 10 zwischen dem Bremskraftverstärker und dem Ansaugkrümmer aus. Dieser wird in dem Funktionsblock 9 ermittelt und bei der Berechnung der Luftmassenströmung 8 entsprechend berücksichtigt.
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Wie des Weiteren aus 2 zu ersehen ist, wird der durch das Rückschlagventil freigegebene effektive Strömungsquerschnitt 10 bei dem in 2 dargestellten Ausführungsbeispiel des Verfahrens 1 lediglich aus dem zuvor ermittelten Bremskraftverstärkerdruck 2 und dem Ansaugkrümmerdruck 4 berechnet. Die Luftmassenströmung 8 zwischen dem Bremskraftverstärker und dem Ansaugkrümmer wird anschließend in dem Funktionsblock 11 berechnet.
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3 stellt ein zweites, detaillierteres Blockdiagramm zur Berechnung des Unterdruckgewinns 6 aus 2 dar. Wie bereits beschrieben wurde, wird der Unterdruckgewinn 6 im Bremskraftverstärker infolge eines Druckunterschieds zwischen dem Bremskraftverstärkerdruck 2 und dem Ansaugkrümmerdruck 4 berechnet.
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3 ist zu entnehmen, dass in einem Funktionsblock 12 die isentrope Ausflussfunktion Ψ hinsichtlich der Luftströmung von dem Bremskraftverstärker zum Ansaugkrümmer anhand der Eingangsgrößen Bremskraftverstärkerdruck 2 und Ansaugkrümmerdruck 4 berechnet wird. Die Berechnung der isentropen Ausflussfunktion Ψ ist allgemein bekannt, eine Beschreibung somit an dieser Stelle entbehrlich.
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Das Ergebnis der Berechnung 12 wird in einem Multiplizierer x mit einer Konstanten 13 multipliziert. Es ist anzumerken, dass alle multiplizierenden Funktionsblöcke in 3 mit einem „x“ gekennzeichnet sind. Die Konstante 13 dient als Korrekturfaktor zur Anpassung bzw. zum Abgleich der in 3 dargestellten Berechnung.
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Des Weiteren wird in einem Funktionsblock 14 die Luftdichte der in dem Bremskraftverstärker bzw. dessen Vakuumkammer vorhandenen Luft berechnet. Als Eingangsgrößen gehen in die Berechnung der zuvor ermittelte Bremskraftverstärkerdruck 2 sowie die Lufttemperatur 15 (Temperatur eines trockenen Gases) im Bremskraftverstärker ein. Die Lufttemperatur 15 wird bei dem in 3 dargestellten Verfahren als Konstante angenommen und entspricht in dem dargestellten Fall der Umgebungstemperatur des Bremskraftverstärkers. Selbstverständlich kann die Lufttemperatur 15 auch durch einen entsprechenden Temperatursensor ermittelt werden. Das Ergebnis der Berechnung 14 wird anschließend mit dem Produkt aus einer Konstanten „2“ sowie dem zuvor ermittelten Bremskraftverstärkerdruck 2 multipliziert. Aus dem Ergebnis dieser Multiplikation wird anschließend die Quadratwurzel („sqrt“) berechnet.
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In einem weiteren Schritt zur Berechnung des durch das Rückschlagventil freigegebenen effektiven Strömungsquerschnitts 10 wird der Durchmesser 16 des durch das Rückschlagventil maximal freigebbaren Strömungsquerschnitts quadriert und mit der Konstanten „pi/4“ multipliziert, was die maximale Strömungsquerschnittsfläche ergibt.
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Des Weiteren wird in einem Funktionsblock 17 die Differenz aus dem zuvor ermittelten Bremskraftverstärkerdruck 2 und dem Ansaugkrümmerdruck 4 berechnet. Dieser Wert wird als Eingangsgröße einem Funktionsblock 18 zur Begrenzung der zuvor in Funktionsblock 17 berechneten Druckdifferenz zugeführt. Mit anderen Worten wird im Funktionsblock 18 die Schließeigenschaft des Rückschlagventils berücksichtigt, das heißt die Eigenschaft des Rückschlagventils, lediglich eine Strömungsrichtung der Luftmassenströmung vom Bremskraftverstärker zum Ansaugkrümmer zuzulassen (Offenstellung des Rückschlagventils), die entgegengesetzte Strömungsrichtung hingegen zu unterbinden (Schließstellung des Rückschlagventils).
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In einem anschließenden Funktionsblock 19 wird der relative Öffnungsgrad des Rückschlagventils abhängig von der zuvor in Funktionsblock 18 ermittelten begrenzten Druckdifferenz in Bezug auf eine maximal mögliche Öffnung des Rückschlagventils berechnet. Der so ermittelte relative Wert wird mit dem zuvor ermittelten maximalen Strömungsquerschnitt multipliziert und ergibt den augenblicklichen effektiven Strömungsquerschnitt 10 des Rückschlagventils in Abhängigkeit von der augenblicklichen Druckdifferenz zwischen dem Bremskraftverstärker und dem Ansaugkrümmer.
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Der effektive Strömungsquerschnitt 10 wird anschließend mit dem zuvor ermittelten Ergebnis der Quadratwurzelziehung sqrt multipliziert und schließlich mit dem eingangs ermittelten Ergebnis der Multiplikation aus der Ausflussfunktion Ψ mit der Konstanten 13, um schließlich die Luftmassenströmung 8 zu erhalten.
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Bevorzugt wird das erfindungsgemäße Verfahren dazu verwendet, bei einem Kraftfahrzeug mit Start-Stopp-Automatik zu entscheiden, wann die Brennkraftmaschine neu zu starten ist. Außerdem kann das erfindungsgemäße Verfahren dazu verwendet werden zu entscheiden, wann eine Motorsteuerung der Brennkraftmaschine die Brennkraftmaschine in einer solchen Betriebsart betreibt, dass im Ansaugkrümmer der Brennkraftmaschine ein für den Unterdruckgewinn im Bremskraftverstärker geringerer Ansaugkrümmerdruck bereitgestellt wird, um den Bremskraftverstärkerdruck zu verringern. In beiden Fällen umfassen sowohl die Start-Stopp-Automatik als auch die Motorsteuerung jeweils eine Steuereinrichtung und bevorzugt ausschließlich einen Hydraulikdrucksensor zur Bestimmung eines in einem Hauptbremszylinder herrschenden Hydraulikdrucks (Bremsdrucks), einen Umgebungsdrucksensor zur Bestimmung des in der Umgebung des Bremskraftverstärkers herrschenden Umgebungsdrucks sowie einen Ansaugkrümmerdrucksensor zur Bestimmung eines in einem Ansaugkrümmer herrschenden Ansaugkrümmerdrucks.
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Das vorstehend beschriebene erfindungsgemäße Verfahren sowie die erfindungsgemäße Start-Stopp-Steuereinrichtung und die erfindungsgemäße Motorsteuereinrichtung sind nicht auf die hierin offenbarte Ausführungsform beschränkt, sondern umfassen auch gleich wirkende weitere Ausführungsformen. So ist es beispielsweise denkbar, dass der im Ansaugkrümmer herrschende Ansaugkrümmerdruck anstatt durch einen Ansaugkrümmerdrucksensor ebenso rein rechnerisch, zum Beispiel anhand der Drehzahl der Brennkraftmaschine und/oder der im Ansaugkrümmer vorhandenen Luftmassenströmung, bestimmt wird.
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In bevorzugter Ausführung wird das erfindungsgemäße Verfahren zur rechnerischen Bestimmung des Drucks in einem Bremskraftverstärker einer hydraulischen Kraftfahrzeugbremsanlage verwendet.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Verfahren gemäß der Erfindung
- 2
- Bremskraftverstärkerdruck pbo(t)
- 3
- Hydraulikdruck
- 4
- Ansaugkrümmerdruck pMAP(t)
- 5
- Berechnung des Unterdruckverlusts im Bremskraftverstärker infolge einer Betätigung des Hauptbremszylinders
- 6
- Berechnung des Unterdruckgewinns im Bremskraftverstärker infolge eines Druckunterschieds zwischen dem Bremskraftverstärkerdruck 2 und dem Ansaugkrümmerdruck 4
- 7
- Summierer
- 8
- Luftmassenströmung
- 9
- Berechnung des Einflusses des Rückschlagventils auf die Luftmassenströmung 8 zwischen dem Bremskraftverstärker und dem Ansaugkrümmer
- 10
- Effektiver Strömungsquerschnitt ARV(t)
- 11
- Berechnung der Luftmassenströmung 8 als Funktion des Bremskraftverstärkerdrucks 2, Ansaugkrümmerdrucks 4 und effektiven Strömungsquerschnitts 10
- 12
- Berechnung der Ausflussfunktion Ψ
- 13
- Konstante µ
- 14
- Berechnung der Luftdichte im Bremskraftverstärker
- 15
- Lufttemperatur
- 16
- Durchmesser des durch das Rückschlagventil maximal freigegebenen Strömungsquerschnitts
- 17
- Berechnung der Differenz aus dem Bremskraftverstärkerdruck 2 und dem Ansaugkrümmerdruck 4
- 18
- Begrenzung der in 17 berechneten Druckdifferenz
- 19
- Bestimmung des relativen Öffnungsgrads des Rückschlagventils
- 20
- Umgebungsdruck
- x
- Multiplizierer
- sqrt
- Berechnen der Quadratwurzel
