DE102016218660B4 - Verfahren zur Fehlerdiagnose eines Vakuum-Systems - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Fehlerdiagnose eines Vakuum-Systems (1), welches eine Vakuumquelle (2) sowie einen Vakuumverbraucher (3) aufweist, der über eine Verbindungsleitung (4) unter Zwischenschaltung eines Rückschlagventils (5) mit der Vakuumquelle (2) verbunden und stromaufwärts hierzu angeordnet ist. Um mit einfachen Mitteln eine Fehlerdiagnose bei einem Vakuum-System zu ermöglichen, ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass – indirekt ein Unterdruck im Vakuumverbraucher (3) als Unterdruck-Schätzwert (pest) ermittelt wird, – durch einen Durchflusssensor (6) ein Durchfluss (Qm) in der Verbindungsleitung (4) wenigstens qualitativ gemessen wird, und – in Abhängigkeit vom Unterdruck-Schätzwert (pest) und dem Durchfluss (Qm) auf einen Fehler geschlossen wird.

Description

• Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Fehlerdiagnose eines Vakuum-Systems mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1.
• Bremskraftverstärker dienen bei Kraftfahrzeugen dazu, die durch den Fahrer bewirkte Betätigung des Bremspedals zu unterstützen, indem die vom Fahrer aufgebrachte Kraft verstärkt wird. Eine gängige Bauform stellen hierbei sogenannte Unterdruck-Bremskraftverstärker dar, bei denen die Kraft durch eine Druckdifferenz erzeugt wird. Ein Arbeitskolben, der an den Hauptbremszylinder gekoppelt ist, ist in einer Kammer angeordnet, innerhalb der bei nicht betätigter Bremse beiderseits des Arbeitskolbens ein Unterdruck herrscht. Wird die Bremse betätigt, so strömt Umgebungsluft in die dem Bremspedal zugewandte Seite, wodurch sich der Druck dort erhöht, im Extremfall bis diese Seite unter Umgebungsdruck steht. Durch den Unterdruck auf der gegenüberliegenden Seite resultiert eine Kraft, die auf den Hauptbremszylinder wirkt.
• Bei Kraftfahrzeugen mit Verbrennungsmotor wird der Unterdruck üblicherweise entweder durch eine Verbindung mit dem Ansaugkrümmer des Motors realisiert oder mittels einer mechanisch betriebenen Vakuumpumpe, die an die Nockenwelle des Motors gekoppelt ist. Bei einigen Kraftfahrzeugen, insbesondere bei Elektro- oder Hybridfahrzeugen, ist hingegen eine elektrisch betriebene Vakuumpumpe vorgesehen, die dem Bremskraftverstärker zugeordnet ist und den für dessen Betrieb notwendigen Unterdruck erzeugt.
• Da das Vorhandensein eines ausreichenden Unterdrucks im Bremskraftverstärker entscheidend für eine ausreichende Bremskraft ist, müssen etwaige Beschädigungen oder Fehler, die die Funktion des Bremskraftverstärkers beeinträchtigen könnten, rechtzeitig erkannt werden. Dies gilt insbesondere für das Feststellen einer Leckage. Im Stand der Technik kann eine solche Leckage nur durch einen Drucksensor festgestellt werden, der innerhalb des Systems, bspw. im Bremskraftverstärker selbst, installiert ist. Durch die Verwendung eines derartigen Sensors erhöhen sich allerdings die Kosten für das Gesamtsystem. Darüber hinaus erhöht sich die Komplexität des gesamten Systems. Dies gilt insbesondere dann, wenn es Varianten einer Fahrzeugserie gibt, bei denen keine derartige Fehlerdiagnose benötigt wird. In diesem Fall müssen zwei Varianten des Bremskraftverstärkers entworfen und produziert werden, was zusätzliche Kosten verursacht.
• Die US 2014 / 0 137 544 A1 offenbart ein Verfahren zur Fehlerdiagnose eines Vakuum-Systems, bestehend aus ein oder mehreren Vakuumquellen, einem zu untersuchenden Vakuumverbraucher und dazwischengeschalteten Rückschlagventilen, wobei indirekt ein Unterdruck im Vakuumverbraucher als Unterdruckschätzwert bestimmt wird, basierend auf einer Abschätzung des gesamten Massenflusses vom Vakuumverbraucher zu den Vakuumquellen, und in Abhängigkeit von Unterdruckschätzwert auf einen Fehler im Vakuum-System geschlossen wird.
• Aus der US 5 685 697 A ist Vakuum-System bekannt, umfassend eine Vakuumquelle, sowie einen Vakuumverbraucher, der über eine Verbindungsleitung unter Zwischenschaltung eines Rückschlagventils mit der Vakuumquelle verbunden stromauf hierzu angeordnet ist. Das Rückschlagventil umfasst einen integrierten, differenzdruckabhängigen Kontakt-Sensor mittels dem automatisiert feststellbar ist, ob das Ventil sich in einem offenen oder geschlossenen Zustand befindet, womit wenigstens qualitativ der Durchfluss durch das Ventil gemessen werden kann. Auf Basis der Abfrage dieses Sensors wird, zur geregelten Aufrechterhaltung eines Vakuums im Vakuumverbraucher, die Pumpe für eine gewisse Zeitspanne aktiviert.
• Die US 8,899,033 B2 offenbart ein Kontrollsystem zur Überwachung eines Bremskraftverstärker-Systems. Das System überprüft zunächst, ob der Motor ausgeschaltet ist. Falls dies so ist, wird der Druck in einer hydraulischen Bremsleitung überwacht und durch wiederholte Messung des Drucks im Bremskraftverstärker eine Abnahmerate des dort herrschenden Vakuums bestimmt. Überschreitet die Abnahmerate einen bestimmten Wert, obwohl gerade kein Bremsvorgang stattfindet, wird dies als Vorhandensein eines Lecks interpretiert und eine entsprechende Warnung ausgegeben. Das System arbeitet ausschließlich durch unmittelbare Druckmessung.
• Die US 8,567,239 B2 zeigt ein Verfahren zur Beurteilung der Effizienzabnahme eines Vakuumsystems, insbesondere zu Bremskraftverstärkung. Hierbei wird eine Vakuumpumpe betrieben, während im Wesentlichen kein Vakuumverbrauch stattfindet. Falls eine festgestellte Leckagerate einen bestimmten Grenzwert überschreitet, wird eine entsprechende Anzeige ausgegeben. Auch dieses Verfahren beruht auf der unmittelbaren Messung verschiedener Drücke mittels Sensoren, die im Einlassbereich eines Motors, im Bremskraftverstärker etc. angeordnet sind.
• Die US 2003/0006891 A1 offenbart ein Verfahren zur Überwachung eines Vakuumerzeugers, insbesondere für ein Bremssystem, bei welchem eine elektrische Vakuumpumpe ein Vakuum in einer Vakuumkammer erzeugt. Bei dem Verfahren wird zunächst ein Startdruck in der Vakuumkammer ermittelt. Nach einem vorgegebenen Zeitintervall wird ein Enddruck ermittelt. Falls eine Differenz von Start- und Enddruck unterhalb eines vorgegebenen Grenzwerts liegt, wird ein Signal ausgegeben. Ein Ausführungsbeispiel zeigt ein System zur Bremskraftverstärkung, bei dem die Vakuumkammer mit einem Bremskraftverstärker verbunden ist. Die Vakuumkammer ist über eine Ansaugleitung mit der Einlassleitung eines Motors verbunden, wobei in die Ansaugleitung ein Rückschlagventil eingeschaltet ist. Von der Ansaugleitung zweigt eine Seitenleitung ab, die zur Vakuumpumpe führt. Über Drucksensoren werden ein Druck in der Einlassleitung, der Druck in der Vakuumkammer sowie ein Umgebungsdruck ermittelt.
• Die CN 102069787 A offenbart ein System zur Bremskraftverstärkung, bei dem ein Bremskraftverstärker an ein Drei-Wege-Rückschlagventil angeschlossen ist. Die weiteren Wege des Ventils sind mit einem Vakuumreservoir bzw. mit einem Zwei-Wege-Rückschlagventil verbunden, das wiederum seinerseits mit einer Vakuumpumpe verbunden ist. Durch den Einsatz der zwei Rückschlagventile soll im Falle einer Leckage dafür gesorgt werden, dass deren Auswirkungen auf Teile des Systems begrenzt bleiben.
• Die US 2014/0188359 A1 offenbart ein Bremskraftverstärker-System für ein Fahrzeug, mit einem Bremsverstärker und einer hiermit verbundenen Vakuumleitung, die über Rückschlagventile mit einer Vakuumpumpe und einer Zusatzvakuumpumpe verbunden ist. Eine Steuereinheit dient zum Ansteuern der genannten Vakuumpumpen und zur Erkennung verschiedener Fehler. Bspw. kann eine Beschädigung der Vakuumleitung daran erkannt werden, dass über eine Sensoreinheit der Druck in der Vakuumleitung registriert wird und das Maß eines Vakuumverlusts innerhalb eines vorgegebenen Zeitintervalls bestimmt wird.
• Die US 2015/0166034 A1 beschreibt ein Verfahren zum Betreiben eines Bremssystems, bei dem mittels eines Drucksensors der Druck innerhalb eines Bremskraftverstärkers überwacht wird und mit einem aufgrund eines Modells berechneten Druck verglichen wird. Bei einer deutlichen Abweichung der beiden Drücke wird auf einen Fehler, bspw. eine Leckage, geschlossen und eine Warnung ausgegeben.
• Die CN 103253258 A offenbart ein Steuerverfahren für einen Bremskraftverstärker-System eines Elektrofahrzeugs. Das System umfasst einen Bremskraftverstärker, ein Vakuumreservoir, einen Drucksensor, eine Vakuumpumpe und eine Steuereinheit. Dabei ist die Steuereinheit in der Lage, verschiedene Systemfehler festzustellen. Dies geschieht u.a. basierend auf den Messwerten, die vom Drucksensor empfangen werden, welcher im Bremskraftverstärker angeordnet ist.
• Die US 4,213,021 A offenbart ein Rückschlagventil mit einem Ventilkörper, in dem federbeaufschlagtes Schließelement angeordnet ist, mit welchem der Ventilkörper verschlossen werden kann. Das Schließelement weist einen Magneten auf und in der Wandung des Ventilkörpers ist ein Reedschalter angeordnet, der je nach Stellung des Schließelements durch den Magneten geschlossen wird bzw. sich öffnet. Hiermit kann vom Zustand des Reedschalters auf die Flussrate innerhalb des Ventils geschlossen werden. Um zu vermeiden, dass Hysterese Effekte zu einem Öffnen bzw. Schließen bei deutlich unterschiedlichen Flussraten führen, weist das Schließelement eine spezielle geometrische Ausgestaltung mit einem Nasenabschnitt auf. Dies führt dazu, dass die Flussrate über einen bestimmten Verschiebungsweg des Schließelements annähernd gleichbleibt.
• Die US 2008/0053537 A1 offenbart ein Rückschlagventil mit einem Ventilkörper, der eine Öffnung aufweist, sowie einer Klappe, die schwenkbar am Ventilkörper angeordnet ist und die Öffnung freigeben oder verschließen kann. Am Ventilkörper sind erste und zweite Leiterelemente angeordnet, die voneinander beabstandet sind. Ein drittes Leiterelement ist an der Klappe angeordnet und so dimensioniert, dass es den Zwischenraum zwischen den ersten und zweiten Leiterelementen schließen kann. Je nach Anordnung ist es möglich, so über das Schließen eines Stromkreises den geöffneten oder geschlossenen Zustand der Klappe festzustellen.
• Angesichts des aufgezeigten Standes der Technik bietet die Vereinfachung der Fehlerdiagnose bei einem Vakuum-System, z.B. bei einem System zur Bremskraftverstärkung, insbesondere im Hinblick auf die Feststellung von Leckagen, noch Raum für Verbesserungen.
• Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, mit einfachen Mitteln eine Fehlerdiagnose bei einem Vakuum-System zu ermöglichen.
• Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst, wobei die Unteransprüche vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung betreffen.
• Es ist darauf hinzuweisen, dass die in der nachfolgenden Beschreibung einzeln aufgeführten Merkmale sowie Maßnahmen 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.
• Durch die Erfindung wird ein Verfahren zur Fehlerdiagnose eines Vakuum-Systems zur Verfügung gestellt. Es kann sich hierbei insbesondere um ein System innerhalb eines Kraftfahrzeugs, bspw. eines PKW oder LKW, handeln. Namentlich kann es sich um ein System zur Bremskraftverstärkung handeln. Das Vakuum-System weist hierbei eine Vakuumquelle sowie einen Vakuumverbraucher auf, der über eine Verbindungsleitung unter Zwischenschaltung eines Rückschlagventils mit der Vakuumquelle verbunden und stromaufwärts hierzu angeordnet ist. Als "Vakuumverbraucher" wird hierbei eine Einheit bezeichnet, die für ihren Betrieb ein Vakuum bzw. Teilvakuum nutzt, das sie nicht selber erzeugt. Normalerweise wird beim Betrieb das Vakuum dadurch verringert, dass Umgebungsluft einströmt. Bei dem Vakuumverbraucher kann es sich insbesondere um einen mittels Vakuum betriebenen Aktor, bspw. einen Kraftverstärker handeln. Insbesondere kann der Vakuumverbraucher ein Bremskraftverstärker sein.
• Die Vakuumquelle dient allgemein der Erzeugung bzw. Wiederherstellung eines Vakuums und kann z.B. eine elektrisch betriebene Vakuumpumpe sein, die bspw. an eine Batterie eines Kraftfahrzeugs angeschlossen ist. Es kann sich aber auch um eine mechanische Vakuumpumpe handeln, die mit der Nockenwelle eines Verbrennungsmotors verbunden ist. Schließlich kann die Vakuumquelle durch den Ansaugkrümmer des Verbrennungsmotors gebildet sein. Der Begriff "Vakuum" ist in diesem Zusammenhang selbstverständlich im Sinne von "Teilvakuum" zu verstehen, man könnte stattdessen auch von einer "Unterdruckquelle" oder einem "Unterdruckerzeuger" sprechen. Die Vakuumquelle ist mit dem Vakuumverbraucher über die Verbindungsleitung verbunden, was selbstverständlich dazu dient, im Vakuumverbraucher einen Unterdruck herzustellen bzw. wiederherzustellen, falls sich dieser z.B. nach einem Bremsvorgang abgebaut hat. Hinsichtlich Länge, Form und sonstiger Bauweise der Verbindungsleitung bestehen im Rahmen der Erfindung keinerlei Beschränkungen. Insbesondere kann diese auch mehrteilig ausgebildet sein. Innerhalb der Verbindungsleitung ist ein Rückschlagventil angeordnet, welches dazu vorgesehen ist, den Luftstrom innerhalb der Verbindungsleitung zu kontrollieren. Für den Fall, dass im Vakuumverbraucher ein stärkerer Unterdruck herrscht als in der Vakuumquelle, soll das Rückschlagventil sperren. Normalerweise ist dies auch für den Fall einer Druckgleichheit vorgesehen. Falls der Unterdruck in der Vakuumquelle größer ist als im Vakuumverbraucher, soll das Rückschlagventil öffnen. Somit ist die vorgesehene Richtung des Luftstroms vom Vakuumverbraucher zur Vakuumquelle hin. In diesem Sinn ist der Vakuumverbraucher stromaufwärts zur Vakuumquelle angeordnet (und die Vakuumquelle stromabwärts zum Vakuumverbraucher).
• Das nachfolgend vorgestellte Verfahren kann durch eine Diagnoseeinheit durchgeführt werden, die selbstverständlich teilweise softwaremäßig realisiert sein kann und hardwaremäßig Teil einer größeren Einheit (bspw. einer Steuereinheit und/oder eines Bordcomputers eines Fahrzeugs) sein kann, die auch andere Aufgaben erfüllt.
• Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird indirekt ein Unterdruck im Vakuumverbraucher als Unterdruck-Schätzwert ermittelt. Als Unterdruck wird hier im engeren Sinne die (positive) Druckdifferenz zwischen einem Umgebungsdruck in der Umgebung des Vakuumverbrauchers und dem innerhalb des Vakuumverbrauchers herrschenden Druck bezeichnet. Beträgt also bspw. der absolute Umgebungsdruck 1 bar und der absolute Druck im Vakuumverbraucher 0,1 bar, so herrscht ein Unterdruck von 0,9 bar. In einem erweiterten Sinne kann sich der Begriff "Unterdruck" allerdings auch auf einen absoluten Druck beziehen, der geringer ist als der Umgebungsdruck. Dabei bedeutet die indirekte Ermittlung des Unterdrucks, dass dieser nicht direkt über einen Sensor gemessen wird, sondern dass aufgrund anderer Messwerte bzw. Betriebsparameter (z.B. des Kraftfahrzeugs) auf den Unterdruck geschlossen wird. Die so durchgeführte Ermittlung des Unterdrucks kann im Allgemeinen bis zu einem gewissen Grad fehlerbehaftet sein, so dass der ermittelte Unterdruck vom tatsächlich herrschenden Unterdruck abweichen kann, weshalb hier von einem Unterdruck-Schätzwert gesprochen wird.
• Weiterhin wird durch einen Durchflusssensor ein Durchfluss in der Verbindungsleitung wenigstens qualitativ gemessen. Die Messung kann hierbei derart erfolgen, dass die Diagnoseeinheit den Durchflusssensor abfragt. Der Begriff "Durchfluss" bedeutet hierbei normalerweise "Volumenstrom", d.h. das Volumen eines Fluids (hier also Luft), das pro Zeiteinheit durch einen Querschnitt der Verbindungsleitung strömt. Unter Umständen könnte allerdings auch bspw. der Massenstrom bestimmt werden. Der Durchflusssensor kann ganz oder teilweise innerhalb der Verbindungsleitung angeordnet sein. Hinsichtlich der Bauweise desselben bestehen im Rahmen der Erfindung grundsätzlich keine Einschränkungen. Jedenfalls ist er in der Lage, den Durchfluss wenigstens qualitativ zu messen, was im einfachsten Fall bedeutet, dass festgestellt werden kann, ob ein Durchfluss gegeben ist oder ob kein Durchfluss gegeben ist. Es ist auch denkbar, dass der Durchflusssensor feststellen kann, ob der Durchfluss oberhalb oder unterhalb eines bestimmten Schwellwertes liegt. Auch ist es möglich, dass der Durchflusssensor nur Messwerte liefert, die anzeigen, dass der Durchfluss innerhalb eines bestimmten Wertebereichs liegt. Bevorzugt lässt sich der Durchfluss mittels des Sensors quantitativ messen, d.h. der Messwert des Sensors lässt sich direkt als Durchfluss (bspw. Volumenstrom) einer bestimmten Größe interpretieren. Bevorzugt ist der Durchflusssensor im Bereich des Rückschlagventils angeordnet.
• Nachdem der Unterdruck-Schätzwert und der Durchfluss bestimmt wurden, wird (bspw. durch die Diagnoseeinheit) in Abhängigkeit hiervon auf einen Fehler geschlossen. D.h., je nachdem, welche Werte bestimmt wurden, wird entschieden, ob ein Fehler vorliegt oder nicht. Dies schließt auch, wie nachfolgend noch erläutert wird, die Möglichkeit ein, dass differenziert wird, welche Art von Fehler vorliegt bzw. welche Arten von Fehlern vorliegen können. Die Grundidee der Erfindung hierbei ist, dass bei ordnungsgemäßer Funktion aller Systemkomponenten ein bestimmter Unterdruck im Vakuumverbraucher mit einem bestimmten Durchfluss korrespondiert (wobei eventuell auch noch ein Aktivierungszustand der Vakuumquelle zu berücksichtigen ist). Ergibt sich eine Abweichung, passen also der (geschätzte) Unterdruck (bzw. ein hieraus abgeleiteter geschätzter Durchfluss) und der gemessene Durchfluss nicht zueinander, liegt ein Fehler vor. Hierbei kommt das erfindungsgemäße Verfahren ohne einen Drucksensor zur Ermittlung des Druckes im Vakuumverbraucher (z.B. im Bremskraftverstärker) aus, da der Unterdruck nicht (direkt) gemessen, sondern indirekt ermittelt wird. Für die indirekte Ermittlung gibt es verschiedene Möglichkeiten, von denen einige nachfolgend noch im Detail besprochen werden. Jedenfalls kann auf einen eigens vorgesehenen Drucksensor im Vakuumverbraucher verzichtet werden, wodurch die hiermit verbundenen Probleme hinsichtlich Kosten, Gewicht etc. entfallen.
• Natürlich kann bei Feststellung eines Fehlers eine optische und/oder akustische Anzeige erzeugt werden, die den Benutzer auf den Fehler hinweist. Selbstverständlich können auch Informationen über den Fehler in einem Speicher abgelegt werden, der bspw. bei einer Inspektion oder Reparatur ausgelesen werden kann.
• Bevorzugt wird der Unterdruck-Schätzwert basierend auf einer Bilanzierung von Luftzufluss und Luftabfluss ermittelt. Dies bedeutet, dass der Luftzufluss zum Vakuumverbraucher (bzw. der Unterdruckverlust) sowie der Luftabfluss vom Vakuumverbraucher (bzw. der Unterdruckgewinn) direkt oder indirekt ermittelt werden und ausgehend von einem ohne direkte Messung ermittelbaren Startwert, bspw. 0 bar Unterdruck (bzw. ein Absolutdruck, der dem Umgebungsdruck entspricht) bei Inbetriebnahme des Fahrzeugs, durch Addition und Subtraktion der entsprechenden Volumina der aktuelle Druck ermittelt wird. Hierbei müssen nicht unbedingt in Echtzeit komplizierte Berechnungen vorgenommen werden, sondern es kann bspw. auf Wertetabellen zurückgegriffen werden, die auf Berechnungen oder Kalibrierungsmessungen beruhen.
• Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung wird der Luftzufluss basierend auf der Aktivierung einer Bremse ermittelt. Dies betrifft selbstverständlich einen Fall, bei der der Vakuumverbraucher ein Bremskraftverstärker ist. Allgemeiner kann man von der Aktivierung einer Vorrichtung sprechen, an die der Vakuumverbraucher kraftübertragend gekoppelt ist. Die Aktivierung der Bremse kann bspw. durch eine Messung der Stellung eines Bremspedals, des Hydraulikdrucks in einem Hauptbremszylinder oder anderer Parameter festgestellt werden. Zusätzlich kann hierbei ggf. eine Messung des Umgebungsdrucks einbezogen werden. Durch die Aktivierung der Bremse wird der Unterdruck im Bremskraftverstärker verringert bzw. es fließt Luft in den Bremskraftverstärker ein. Der Unterdruckverlust im Bremskraftverstärker infolge einer Betätigung der Bremse, insbesondere eines Hauptbremszylinders, kann durch den hydraulischen Bremsdruck (sowie ggf. durch den in der Umgebung des Bremskraftverstärkers herrschenden Umgebungsdruck) bestimmt sein. Dies ist möglich, da ein bestimmter Hydraulikdruck einem bestimmten Arbeitsweg eines Kolbens im Bremskraftverstärker entspricht, woraus sich die Menge an Luft (mit Umgebungsdruck) ergibt, die in den Bremskraftverstärker eingeströmt ist. 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 ggf. noch eine Erfassung des Umgebungsdrucks. Da bei vielen Fahrzeugen der Umgebungsdruck zu anderen Zwecken ohnehin als Wert zur Verfügung steht, ergibt sich kein zusätzlicher Hardwareaufwand. Alternativ oder ergänzend zur Messung des hydraulischen Bremsdrucks kann der Betätigungsweg des Bremspedals (also der Weg, um den das Bremspedal heruntergedrückt ist) herangezogen werden, der normalerweise ebenfalls einem bestimmten Arbeitsweg des Kolbens im Bremskraftverstärker entspricht. Der Zusammenhang zwischen Luftzufluss und Aktivierung der Bremse kann bspw. in Versuchen durch Kalibrierung ermittelt werden, so dass auch hier auf Wertetabellen zurückgegriffen werden kann.
• Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung wird der Luftabfluss basierend auf der Aktivierung der Vakuumquelle ermittelt. D.h., der Luftabfluss, mittels dessen der Unterdruck im Vakuumverbraucher (wieder) hergestellt wird, hängt davon ab, ob und in welchem Maße die Vakuumquelle aktiv ist. Im Falle einer elektrischen Vakuumpumpe kann bspw. über den Motorstrom auf die Pumpleistung rückgeschlossen werden. Im Falle einer Vakuumpumpe, die mechanisch an die Nockenwelle des Motors gekoppelt ist, kann über die Motordrehzahl auf die Pumpleistung geschlossen werden. Gleiches gilt für die Fälle, in denen der Ansaugkrümmer des Fahrzeugmotors die Vakuumquelle bildet. Es versteht sich, dass der Luftabfluss u.a. auch von der Druckdifferenz zwischen Vakuumquelle und Vakuumverbraucher abhängt, so dass hier gewissermaßen über eine Rückkopplung nochmals der Unterdruck-Schätzwert in die Berechnung eingehen kann. Selbstverständlich haben auch andere Parameter, bspw. Länge und Querschnitt der Verbindungsleitung sowie die Bauweise des Rückschlagventils Einfluss auf den Luftabfluss. Derartige Einflüsse können allerdings wiederum in Versuchen durch Kalibrierung ermittelt werden, so dass wiederum auf eine Wertetabelle zurückgegriffen werden kann.
• Ein Verfahren, bei dem der Unterdruck in einem Bremskraftverstärker ausschließlich anhand des im Hauptbremszylinder herrschenden Hydraulikdrucks sowie der aktuellen Motordrehzahl geschätzt wird, ist bspw. aus der DE 10 2009 027 337 A1 bekannt.
• Vorteilhaft wird basierend auf dem Unterdruck-Schätzwert ein erwarteter Durchfluss ermittelt. D.h. es wird bspw. durch Berechnung oder über eine Nachschlagtabelle ermittelt, welcher Durchfluss sich bei Vorliegen des geschätzten Unterdrucks ergäbe, wenn sämtliche Teile des Systems unbeschädigt wären und fehlerfrei arbeiten würden, gewissermaßen also im Idealzustand. In die Ermittlung können neben dem Unterdruck-Schätzwert optional weitere Parameter eingehen, wie bspw. der Betriebszustand oder die Effektivität der Vakuumquelle. Der erwartete Durchfluss wird im Allgemeinen quantitativ ermittelt, bspw. als ein konkreter Wert in Kubikzentimeter pro Sekunde. Es ist allerdings auch denkbar, dass der Durchfluss nur qualitativ bestimmt wird (Durchfluss vernachlässigbar/nicht-vernachlässigbar) oder abgeschätzt wird (Durchfluss größer/kleiner als ein Schwellwert). In jedem Fall lassen sich mit dieser Ermittlung des erwarteten Durchflusses verschiedene Fehler im System diagnostizieren.
• Gemäß einer Ausführung der Erfindung wird auf eine Leckage stromaufwärts des Rückschlagventils geschlossen, wenn der gemessene Durchfluss größer ist als der erwartete Durchfluss. Dies schließt insbesondere auch den Fall ein, dass der erwartete Durchfluss vernachlässigbar ist bzw. Null beträgt, während der gemessene Durchfluss nicht-vernachlässigbar ist. Der Begriff "vernachlässigbar" bezeichnet hier und im Folgenden einen Wert, der entweder im Rahmen der Messgenauigkeit mit Null übereinstimmt oder kleiner als ein bestimmter (kleiner) Schwellwert ist, der z.B. eine aus baulichen Gründen kaum vermeidbare Abweichung von Null berücksichtigt. Bspw. könnte bezogen auf den Durchfluss ein solcher Schwellwert so gewählt werden, dass er geringfügige Leckagen innerhalb des Systems berücksichtigt, die aus baulichen Gründen nicht ohne unverhältnismäßigen Aufwand vermieden werden können.
• Eine Leckage stromaufwärts des Rückschlagventils kann sich in demjenigen Teil der Verbindungsleitung befinden, der stromaufwärts, also auf Seiten des Vakuumverbrauchers, bezüglich des Rückschlagventils angeordnet ist, oder im Vakuumverbraucher selber. In jedem Fall führt eine derartige Leckage dazu, dass ständig Außenluft in den stromaufwärts gelegenen Bereich einströmt, wodurch der Unterdruck dort abnimmt bzw. die Herstellung oder Erhaltung eines Vakuums gestört wird. Dies führt insbesondere dazu, dass sich auf den beiden Seiten des Rückschlagventils kein Druckausgleich ausbilden kann, so dass das Rückschlagventil (sofern dieses an sich fehlerfrei arbeitet) auch langfristig nicht schließt bzw. nicht vollständig schließt. In jedem Fall wird der Unterdruck-Schätzwert zu hoch liegen (d.h. der absolute Druck im Vakuumverbraucher wird unterschätzt), was wiederum dazu führt, dass der erwartete Durchfluss niedriger liegt als der gemessene Durchfluss. Selbstverständlich können je nach Messgenauigkeit und Exaktheit des zugrunde gelegten Modells auch bei einer derartigen Leckage der gemessene Durchfluss und der erwartete Durchfluss zeitweise übereinstimmen.
• Insbesondere langfristig wird allerdings der gemessene Durchfluss in der beschriebenen Art abweichen, womit die Leckage feststellbar ist.
• Gemäß einer weiteren Ausführung wird auf eine Leckage stromabwärts des Rückschlagventils oder auf eine Fehlfunktion der Vakuumquelle geschlossen, wenn der gemessene Durchfluss geringer ist als der erwartete Durchfluss. In diesem Fall, in dem normalerweise eine Leckage innerhalb der Verbindungsleitung stromabwärts, also auf Seiten der Vakuumquelle, bezüglich des Rückschlagventils vorliegt, kann zwar ein Druckausgleich zwischen den beiden Seiten des Rückschlagventils hergestellt werden, allerdings ist die Qualität des Vakuums in der stromabwärts gelegenen Verbindungsleitung verschlechtert, da durch die Leckage Außenluft einströmen kann. Falls die Vakuumquelle eine Fehlfunktion aufweist, kann dies ebenfalls dazu führen, dass die Qualität des Vakuums in der stromabwärts gelegenen Verbindungsleitung verschlechtert ist. Die schlechtere Qualität des Vakuums wiederum führt dazu, dass insbesondere unmittelbar nach einem Bremsvorgang, wenn der Unterdruck im Vakuumverbraucher seinen niedrigsten Stand hat, die Druckdifferenz auf beiden Seiten des Rückschlagventils herabgesetzt ist. Dies führt dazu, dass das Rückschlagventil weniger geöffnet ist als erwartet, oder bei einem großen Leck sogar völlig geschlossen bleibt, womit der gemessene (bzw. tatsächliche) Durchfluss kleiner ist als der erwartete Durchfluss. Selbstverständlich wird bei einer derartigen Leckage zumindest nach einer gewissen Zeit ein vollständiger Druckausgleich erreicht und das Rückschlagventil wird sich schließen (sofern es ordnungsgemäß arbeitet), was auch dem langfristig zu erwartenden Zustand bei fehlerfreiem System entspricht. Allerdings wird sich zumindest zeitweise, namentlich bei besonders niedrigem Unterdruck im Vakuumverbraucher, eine Abweichung zwischen dem erwarteten Durchfluss und dem gemessenen Durchfluss ergeben, wodurch die stromabwärts gelegene Leckage feststellbar ist.
• Bei der Überprüfung, ob der gemessene Durchfluss geringer bzw. größer als der erwartete Durchfluss ist, ist es im Allgemeinen nicht zweckmäßig, zu prüfen, ob überhaupt eine Differenz besteht, sondern ob die Differenz größer ist als ein bestimmter Schwellwert. Ein derartiger Schwellwert kann zum einen Messungenauigkeiten berücksichtigen, zum anderen Ungenauigkeiten bei der Schätzung des Unterdrucks und des sich hieraus ergebenden erwarteten Durchflusses. Wie groß der Schwellwert gewählt werden muss, kann in Versuchen anhand eines ordnungsgemäß funktionierenden Systems ermittelt werden.
• Bei den o.g. Ausgestaltungen wird jeweils vorausgesetzt, dass das Rückschlagventil ordnungsgemäß arbeitet. Ob dies der Fall ist, kann ggf. auch ohne besonderen konstruktiven Aufwand, insbesondere ohne einen zusätzlichen Sensor, überprüft werden, wie nachfolgend diskutiert wird.
• Gemäß einer optionalen weiteren Ausgestaltung des Verfahrens wird in Abhängigkeit vom gemessenen Durchfluss und einem Aktivierungszustand der Vakuumquelle auf eine Blockierung des Rückschlagventils geschlossen. D.h. es wird zum einen der gemessene Durchfluss ausgewertet, was auch die Möglichkeit einer rein qualitativen Auswertung (Durchfluss oder kein Durchfluss) einschließt. Zum anderen wird einbezogen, ob die Vakuumquelle aktiviert ist, also ob das Vakuum in dieser erneuert wird. Im Falle einer elektrischen Vakuumpumpe wird also abgefragt, ob der Pumpenmotor in Betrieb ist; im Falle einer an die Nockenwelle des Motors gekoppelten Vakuumpumpe wird der Betriebszustand des Motors abgefragt; Letzteres gilt auch für den Fall, dass die Ansaugkrümmer des Motors die Vakuumquelle darstellen.
• Zum einen ist es möglich, dass auf eine Blockierung des Rückschlagventils in offenem Zustand geschlossen wird, wenn der gemessene Durchfluss bei deaktivierter Vakuumquelle nicht-vernachlässigbar ist. Dies gilt insbesondere für ein Zeitintervall unmittelbar nach der Deaktivierung der Vakuumquelle. Da die Vakuumquelle kurz vorher aktiviert war, kann bei ordnungsgemäßer Funktion des Systems davon ausgegangen werden, dass im Vakuumverbraucher ein relativ hoher Unterdruck herrscht. Sinkt nun der Unterdruck auf Seiten der Vakuumquelle, dadurch dass diese deaktiviert wird, müsste das Rückschlagventil bei einwandfreier Funktion blockieren und es dürfte kein Durchfluss feststellbar sein. Ist das Rückschlagventil allerdings in offener Stellung blockiert, fließt Luft in umgekehrter Richtung von der Vakuumquelle zum Vakuumverbraucher. Beruht die Messung des Durchflusses auf einer Feststellung des Öffnungszustands des Rückschlagventils, deutet auch ein geöffnetes Ventil unmittelbar vor der ersten Aktivierung der Vakuumquelle nach längerer Zeit (z.B. bei Fahrtantritt) auf eine Blockierung hin. In diesem Zustand sollten entweder sowohl die Vakuumquelle als auch der Vakuumverbraucher (z.B. der Bremskraftverstärker) keinen Unterdruck aufweisen oder letzterer müsste noch einen vom letzten Betrieb herrührenden Unterdruck aufweisen. In beiden Fällen müsste das Ventil bei ordnungsgemäßer Funktion geschlossen sein.
• Des Weiteren ist es möglich, dass auf eine Blockierung des Rückschlagventils in geschlossenem Zustand geschlossen wird, wenn der gemessene Durchfluss bei aktivierter Vakuumquelle dauerhaft vernachlässigbar ist. Der Begriff "dauerhaft" bedeutet, dass über einen längeren Zeitraum, innerhalb dessen bspw. wenigstens ein Bremsvorgang stattgefunden hat und somit eine Erneuerung des Unterdrucks im Bremskraftverstärker nötig wäre, kein bzw. nur ein vernachlässigbarer Durchfluss gemessen wird. Bei ordnungsgemäßer Funktion des Rückschlagventils und aktivierter Vakuumquelle wäre hierbei zumindest zwischenzeitlich das Rückschlagventil geöffnet und somit ein nennenswerter Durchfluss feststellbar. Ist dies nicht der Fall, ist also das Rückschlagventil dauerhaft geschlossen, deutet dies auf eine Blockierung in geschlossenem Zustand hin. Prinzipiell könnte sich ein ähnliches Verhalten auch bei einer sehr großen Leckage stromabwärts des Rückschlagventils ergeben. In einigen Fällen tritt eine derart große Leckage, durch die sich also auf der stromabwärts liegenden Seite des Rückschlagventils überhaupt kein Unterdruck mehr aufbauen kann, erst auf, nachdem eine kleinere Leckage vorangeht, die in der oben geschilderten Weise erkannt werden kann. Ein plötzliches Auftreten einer großen Leckage ist aber möglich, bspw. wenn sich ein Verbindungsschlauch löst oder dergleichen. Sicherheitshalber kann auch in diesem Fall eine Fehlermeldung ausgegeben werden, die beide Alternativen nennt.
• Besonders vorteilhaft ist es, wenn der Durchflusssensor in das Rückschlagventil integriert ist. Man könnte auch davon sprechen, dass das Rückschlagventil den Durchflusssensor bildet. Hierunter fallen insbesondere Bauformen, wo der Öffnungszustand des Rückschlagventils direkt oder indirekt abgefragt wird. In diesem Fall kann der Durchflusswert durch Ermitteln eines Öffnungszustandes des Rückschlagventils gemessen werden. Eine derartige Integration des Durchflusssensors in das Rückschlagventil ist in jedem Falle platzsparender und kann unter Umständen auch kostensparend realisiert werden.
• Vorteilhaft ist der Durchflusswert durch Messung wenigstens einer elektrischen Größe, bspw. eines elektrischen Widerstands des Rückschlagventils, ermittelbar. Hierzu sind unterschiedliche Ausgestaltungen des Rückschlagventils denkbar.
• In einer beispielhaften Ausgestaltung weist das Rückschlagventil einen Basiskörper mit einer Mehrzahl von Durchgangsöffnungen auf, eine elektrisch leitfähige Membran, aufweisend einen am Basiskörper befestigten Innenabschnitt mit einem ersten elektrischen Kontakt und einen diesen umgebenden, beweglichen Außenabschnitt, wobei der Basiskörper wenigstens eine im Bereich der Durchgangsöffnungen angeordnete Elektrode aufweist, die mit einem zweiten elektrischen Kontakt in Verbindung steht, und wobei in einer Schließstellung die Membran die Durchgangsöffnungen abdeckt und der Außenabschnitt benachbart zur wenigstens einen Elektrode angeordnet ist. Bezüglich dieser beispielhaften Ausgestaltung wird auf die parallel eingereichte Patentanmeldung 10 2016 218 658.2, veröffentlicht als DE 10 2016 218 658 B3 , verwiesen, deren gesamter Inhalt hiermit durch Verweis vollumfänglich in diese Patentanmeldung einbezogen wird.
• In einer anderen beispielhaften Ausgestaltung weist das Rückschlagventil einen Basiskörper mit wenigstens einer Durchgangsöffnung auf, eine elektrisch leitfähige Membran, die entlang einer X-Richtung aufeinanderfolgend einen ersten, am Basiskörper befestigten Abschnitt mit einem ersten elektrischen Kontakt, und einen zweiten, beweglichen Abschnitt aufweist, wobei der Basiskörper wenigstens eine sich in X-Richtung erstreckende Elektrode aufweist, die mit einem zweiten elektrischen Kontakt verbunden ist, und, wobei in einer Schließstellung die Membran die wenigstens eine Durchgangsöffnung abdeckt und der zweite Abschnitt benachbart zur wenigstens einen Elektrode angeordnet ist. Bezüglich dieser beispielhaften Ausgestaltung wird auf die parallel eingereichte Patentanmeldung 10 2016 218 659.0, veröffentlicht als DE 10 2016 218 659 A1 oder B3, verwiesen, deren gesamter Inhalt hiermit durch Verweis vollumfänglich in diese Patentanmeldung einbezogen wird.
• Weitere vorteilhafte Einzelheiten und Wirkungen der Erfindung sind im Folgenden anhand eines in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es zeigen
• 1 ein Funktionsblockdiagramm eines Systems zur Bremskraftverstärkung sowie
• 2 ein Flussdiagramm eines erfindungsgemäßen Verfahrens zur Fehlerdiagnose.
• 1 ist ein Funktionsblockdiagramm, welches die funktionellen Zusammenhänge eines Systems 1 zur Bremskraftverstärkung illustriert, das Teil eines Kraftfahrzeugs ist. Ein Bremskraftverstärker 3, der nach dem bekannten Prinzip der Vakuum-Bremskraftverstärkung arbeitet, wirkt auf ein elektronisches Bremsmodul 8, dem er einen hydraulischen Bremsdruck zur Verfügung stellt, der wiederum vom Bremsmodul 8 an ein Bremssystem 12 weitergegeben wird. Der Bremskraftverstärker 3 ist über eine Verbindungsleitung 4 mit einer als Vakuumquelle dienenden Vakuumpumpe 2 verbunden. Die Vakuumpumpe 2 ist mechanisch an einen Motor 7 des Kraftfahrzeugs gekoppelt, womit ihre Pumpleistung unmittelbar mit einer Drehzahl n des Motors 7 zusammenhängt. Alternativ könnte auch eine elektrisch betriebene Vakuumpumpe eingesetzt werden. In diesem Fall würde die Pumpleistung nicht mit der Drehzahl N zusammenhängen, sondern bspw. mit einer elektrischen Leistungsaufnahme.
• Da beim ordnungsgemäßen Betrieb ein Luftstrom nur vom Bremskraftverstärker 3 zur Vakuumpumpe 2 gegeben sein kann, ist der Bremskraftverstärker 3 in dieser Hinsicht stromaufwärts der Vakuumpumpe 2 angeordnet. Die dazwischenliegende Verbindungsleitung 4 kann in einen stromaufwärts liegenden ersten Abschnitt 4.1 und einen stromabwärts liegenden zweiten Abschnitt 4.2 unterteilt werden. Zwischen den beiden Abschnitten 4.1, 4.2 ist in der Verbindungsleitung 4 ein Rückschlagventil 5 angeordnet, das gleichzeitig als Durchflusssensor 6 fungiert. Der Durchflusssensor 6 erzeugt einen Messwert Q_m, der dem Durchfluss, genauer gesagt dem Volumenstrom, in der Verbindungsleitung 4 entspricht. Dieser Messwert wird an eine Diagnoseeinheit 10 weitergegeben. Die Diagnoseeinheit 10 dient der Fehlerdiagnose innerhalb des dargestellten Systems 1, d.h. sie soll das Vorliegen eines Fehlers feststellen und diesen wenn möglich auch klassifizieren. Die Diagnoseeinheit 10 kann teilweise softwaremäßig realisiert sein. Sie ist in dem vorliegenden Diagramm als einzelner Block dargestellt, was allerdings nicht ausschließen soll, dass sie aus mehreren, ggf. räumlich getrennten Komponenten bestehen kann. Auch kann sie zumindest in Teilen in eine größere Einheit (z.B. einen Bordcomputer) integriert sein, die auch andere Funktionen erfüllt.
• Außer dem Messwert Q_m für den Durchfluss empfängt die Diagnoseeinheit 10 die Drehzahl n des Motors 7, von einer Umgebungsdruck-Datenquelle 9 (z.B. einem Drucksensor) einen Umgebungsdruck p_ext sowie vom elektronischen Bremsmodul 8 einen Wert für den Hydraulikdruck p_Hyd. Im Falle einer elektrisch betriebenen Vakuumpumpe würde die Diagnoseeinheit 10 Messwerte empfangen, die die elektrische Leistungsaufnahme der Vakuumpumpe repräsentieren.
• Stellt die Diagnoseeinheit 10 einen Fehler fest, sendet sie ein Fehlersignal S an eine Anzeigevorrichtung 11, die einen Benutzer optisch und/oder akustisch auf den Fehler aufmerksam machen kann. Ergänzend oder alternativ kann das Fehlersignal S auch an eine Speichervorrichtung gesendet werden, die bei der Wartung bzw. Reparatur des Kraftfahrzeugs ausgelesen werden kann. Des Weiteren kann das Fehlersignal S bspw. dazu genutzt werden, um im Falle einer (starken) Bremsung ein Defizit an Bremskraftunterstützung durch den Bremskraftverstärker 3 durch zusätzlichen, hydraulischen Bremsdruckaufbau mit Hilfe einer hier nicht dargestellten ABS-Pumpe zu generieren. Hinsichtlich möglicher Fehler innerhalb des Systems 1, die von der Diagnoseeinheit 10 erkannt werden können, kommen das Vorliegen einer Leckage, eine Fehlfunktion der Vakuumpumpe 2 und eine Blockierung des Rückschlagventils 5 infrage.
• Die weitere Funktion der Diagnoseeinheit 10 wird anhand des Flussdiagramms in 2 erläutert. Nach dem Start wird der Durchfluss Q_m gemessen. Dann erfolgt eine Prüfung, ob eine Blockierung des Rückschlagventils 5 vorliegt. Dazu wird im nächsten Schritt geprüft, ob die Motordrehzahl n gleich 0 ist, was einer Deaktivierung der Vakuumpumpe 2 entspricht. In diesem Fall sollte bei ordnungsgemäß funktionierendem Rückschlagventil 5 keinen Durchfluss zu messen sein. Wird dennoch festgestellt, dass der entsprechende Messwert größer 0 ist (bzw. größer als ein Schwellwert, der bspw. eine begrenzte Messgenauigkeit berücksichtigt), wird ein Fehlersignal S erzeugt, welches anzeigt, dass das Rückschlagventil 5 in offener Stellung blockiert ist. Danach endet das Verfahren.
• Ist die Motordrehzahl n ungleich 0, bedeutet dies, dass die Vakuumpumpe 2 in Betrieb ist. In einem solchen Fall ist bei ordnungsgemäßer Funktion des Rückschlagventils 5 damit zu rechnen, dass zumindest zeitweise ein Durchfluss gegeben ist, bspw. wenn nach einem Bremsvorgang der Unterdruck im Bremskraftverstärker 3 wieder hergestellt wird. Wird hingegen festgestellt, dass der gemessene Durchfluss dauerhaft gleich 0 bzw. vernachlässigbar klein ist, ist dies ein Indiz dafür, dass das Rückschlagventil 5 in geschlossener Stellung blockiert ist. In diesem Fall wird ein entsprechendes Fehler Signal S erzeugt und das Verfahren endet. Es ist hier ebenso wie im oben angesprochenen Fall denkbar, dass sich eine Blockade des Rückschlagventils 5 wieder löst. Für diesen Fall kann auch vorgesehen sein, dass das Verfahren nicht endet, sondern zum Start zurückkehrt.
• Ist keine Blockierung des Rückschlagventils 5 in offenem oder geschlossenem Zustand festgestellt worden, werden in einem nächsten Schritt der Luftzufluss zum Bremskraftverstärker 3 sowie der Luftabfluss von diesem bestimmt. Bezüglich des Luftabflusses (der einem Unterdruckgewinn entspricht) kann überprüft werden, mit welcher Drehzahl n der Motor 7 aktuell arbeitet. Diese korrespondiert mit einer Pumpleistung der Vakuumpumpe 2. Hieraus ergibt sich, eventuell unter zusätzlicher Berücksichtigung des aktuell geschätzten Wertes p_est für den Unterdruck im Bremskraftverstärker 3, der Luftabfluss, der bei ordnungsgemäß arbeitenden System 1 ausschließlich zur Vakuumpumpe 2 hinführt. Bezüglich des Luftzuflusses (der einem Unterdruckverlust entspricht) kann bspw. der Hydraulikdruck p_Hyd abgefragt werden, der Aufschluss über die Aktivierung des Bremssystems 12 gibt. Weiterhin kann der Umgebungsdruck p_ext in die Bestimmung eingehen. Luftabfluss und Luftzufluss (bzw. Unterdruckgewinn und Unterdruckverlust) können entweder berechnet werden, oder sie werden über Nachschlagetabellen, die bspw. in der Diagnoseeinheit 10 hinterlegt sein können, ermittelt. Mithilfe der so gewonnenen Werte wird in einem nächsten Schritt durch Addition bzw. Subtraktion der neue Wert für den Unterdruck p_est bestimmt. Es handelt sich hierbei selbstverständlich um einen Unterdruck-Schätzwert, der vom tatsächlichen Druck im Bremskraftverstärker 3 abweichen kann.
• Mithilfe des so bestimmten Unterdruck-Schätzwertes p_est wird nunmehr in einem nächsten Schritt, wiederum ggf. unter Berücksichtigung der Aktivierung der Vakuumpumpe 2 (bzw. der aktuellen Motordrehzahl n), ein erwarteter Durchfluss Q_est ermittelt. In einem nächsten Schritt wird geprüft, ob dieser erwartete Durchfluss Q_est kleiner ist als der gemessene Durchfluss Q_m. Normalerweise wird hierbei nicht (wie im Diagramm dargestellt) auf eine einfache Ungleichheit geprüft, sondern darauf, ob erwartete Durchfluss Q_est den gemessenen Durchfluss Q_m um einen gewissen Schwellwert unterschreitet. Auf diese Weise können systematisch bedingte Ungenauigkeiten berücksichtigt werden, ohne dass eine beliebig kleine Differenz bereits als Fehler innerhalb des Systems 1 interpretiert wird. Fällt die Überprüfung positiv aus, so wird dies dahingehend interpretiert, dass eine Leckage stromaufwärts des Rückschlagventils 5 vorliegt, also entweder im ersten Leitungsabschnitt 4.1 oder innerhalb des Bremskraftverstärkers 3. Es wird ein Fehlersignal S erzeugt, das eine stromaufwärts liegende Leckage anzeigt. Danach endet das Verfahren.
• Ist die Überprüfung negativ, wird als nächstes geprüft, ob der erwartete Durchfluss Q_est größer ist als der gemessene Durchfluss Q_m. Auch hierbei kann wiederum geprüft werden, ob der erwartete Durchfluss Q_est den gemessenen Durchfluss Q_m um einen gewissen Schwellwert übersteigt. Fällt die Überprüfung positiv aus, so wird dies dahingehend interpretiert, dass entweder eine Leckage stromabwärts des Rückschlagventils 5 vorliegt, also entweder im zweiten Leitungsabschnitt 4.2 oder ggf. innerhalb der Vakuumpumpe 2, oder aber eine Fehlfunktion der Vakuumpumpe 2 gegeben ist. Es wird ein Fehlersignal S erzeugt, das die stromabwärts liegende Leckage oder die Fehlfunktion anzeigt. Danach endet das Verfahren.
• Wurde bei den Abfragen weder eine Blockade des Rückschlagventils 5 noch eine Leckage oder eine Fehlfunktion der Vakuumpumpe 2 festgestellt, kehrt das Verfahren wieder zur Messung des Durchflusses Q_m zurück und durchläuft die weiteren Schritte erneut.
• In dem gezeigten Flussdiagramm erfolgt die Messung des Durchflusses Q_m zu Beginn der gezeigten Schleife. Alternativ oder zusätzlich kann die entsprechende Messung allerdings an jedem Punkt innerhalb der Schleife erfolgen (sofern bspw. vor Schleifeneintritt eine einmalige Messung erfolgt ist, auf die Bezug genommen werden kann).
• Bezugszeichenliste

1

System zur Bremskraftverstärkung

2

Vakuumpumpe

3

Bremskraftverstärker

4

Verbindungsleitung

4.1, 4.2

Leitungsabschnitt

5

Rückschlagventil

6

Durchflusssensor

7

Motor

8

elektronisches Bremsmodul

9

Umgebungsdruck-Datenquelle

10

Diagnoseeinheit

11

Anzeigevorrichtung

12

Bremssystem

n

Drehzahl

p_est

Unterdruck-Schätzwert

p_ext

Umgebungsdruck

p_Hyd

Hydraulikdruck

Q_est

erwarteter Durchfluss

Q_m

gemessener Durchfluss

S

Fehlersignal

Claims (10)

1. Verfahren zur Fehlerdiagnose eines Vakuum-Systems (1) welches eine Vakuumquelle (2) sowie einen Vakuumverbraucher (3) aufweist, der über eine Verbindungsleitung (4) unter Zwischenschaltung eines Rückschlagventils (5) mit der Vakuumquelle (2) verbunden und stromaufwärts hierzu angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass – indirekt ein Unterdruck im Vakuumverbraucher (3) als Unterdruck-Schätzwert (p_est) ermittelt wird, – durch einen Durchflusssensor (6) ein Durchfluss (Q_m) in der Verbindungsleitung (4) wenigstens qualitativ gemessen wird, und – in Abhängigkeit vom Unterdruck-Schätzwert (p_est) und dem Durchfluss (Q_m) auf einen Fehler geschlossen wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Unterdruck-Schätzwert (p_est) basierend auf einer Bilanzierung von Luftzufluss und Luftabfluss ermittelt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Luftzufluss basierend auf der Aktivierung einer Bremse (12) ermittelt wird und/oder der Luftabfluss basierend auf der Aktivierung der Vakuumquelle (2) ermittelt wird.
4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass basierend auf dem Unterdruck-Schätzwert (p_est) ein erwarteter Durchfluss (Q_est) ermittelt wird.
5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass auf eine Leckage stromaufwärts des Rückschlagventils (5) geschlossen wird, wenn der gemessene Durchfluss (Q_m) größer ist als der erwartete Durchfluss (Q_est).
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass auf eine Leckage stromabwärts des Rückschlagventils (5) oder auf eine Fehlfunktion der Vakuumquelle (2) geschlossen wird, wenn der gemessene Durchfluss (Q_m) geringer ist als der erwartete Durchfluss (Q_est).
7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in Abhängigkeit vom gemessenen Durchfluss (Q_m) und einem Aktivierungszustand der Vakuumquelle (2) auf eine Blockierung des Rückschlagventils (5) geschlossen wird.
8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass auf eine Blockierung des Rückschlagventils (5) in offenem Zustand geschlossen wird, wenn der gemessene Durchfluss (Q_m) bei deaktivierter Vakuumquelle (2) nicht-vernachlässigbar ist.
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass auf eine Blockierung des Rückschlagventils (5) in geschlossenem Zustand geschlossen wird, wenn der gemessene Durchfluss (Q_m) bei aktivierter Vakuumquelle (2) dauerhaft vernachlässigbar ist.
10. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Durchflusssensor (6) in das Rückschlagventil (5) integriert ist.

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