DE10221456A1 - Verfahren zum Kalibrieren der Strom/Öffnungs-Charakteristik eines analogen Hydraulikventils - Google Patents

Verfahren zum Kalibrieren der Strom/Öffnungs-Charakteristik eines analogen Hydraulikventils

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Abstract

Zum Kalibrieren der Strom/Öffnungs-Charakteristik eines analogen Hydraulikventils eines Kraftfahrzeug-Bremsen- oder Regelungssystems, bei dem mit Hilfe eines Bremsdruckgebers erzeugter Bremsdruck über ein Trennventil und über ein Einlassventil zu einer Radbremse gelangt und bei dem in einem geschlossenen System Bremsdruck über ein Auslassventil aus der Radbremse in einen Niederdruckspeicher geleitet und über eine Rückförderpumpe in den Bremskreis zurückgefördert wird, wobei als Trennventil und als Einlassventil die analogisierten Hydraulikventile verwendet werden, werden DOLLAR A - in einem Diagnose- oder Kalibriervorgang mit einer Prüfstange, die an den Bremsdruckgeber angelegt wird, Bremsdruck in dem Bremsensystem und einer Radbremse hervorgerufen wird, DOLLAR A - dass durch Öffnen des Auslassventils Druckmittel aus der Radbremse in den Niederdruckspeicher abgeleitet und der Druck im Bremsensystem abgebaut wird, DOLLAR A - dass nach dem Schließen des Einlassventils das Druckmittel durch Ansteuern der Pumpe zurückgefördert wird, DOLLAR A - dass der von der Ansteuerung der Pumpe abhängige Druck im Bremssystem oder die Druckdifferenz über dem zu kalibrierenden Hydraulikventil gemessen oder geschätzt wird, DOLLAR A - dass das zu kalibrierende Hydraulikventil durch rampenförmige oder stufenförmige Änderung des Ventilstromes umgeschaltet wird, und DOLLAR A - dass der zu Beginn des Umschaltvorgangs, d. h. zu Beginn des Öffnens oder Schließens des Ventils fließende Ventilerregerstrom ermittelt.

Description

  • Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Kalibrieren der Strom/Öffnungs-Charakteristik eines analogen oder analogisierten Hydraulikventils eines geregelten Kraftfahrzeug- Bremsen- oder Regelungssystems, wie eines ABS-, ASR-, ESP- Systems etc., bei dem mit Hilfe ein Bremsdruckgebers erzeugter Bremsdruck über ein Trennventil und über ein Einlassventil zu einer Radbremse gelangt und bei dem in einem geschlossenen System Bremsdruck über ein Auslassventil aus der Radbremse in einen Niederdruckspeicher geleitet und über eine Rückförderpumpe in den Bremskreis zurückgefördert wird, wobei als Trennventil und als Einlassventil die analogisierten Hydraulikventile verwendet werden.
  • In der Weiterentwicklung von ABS/ESP-Systemen werden vermehrt analogisierte Ventile (AD-Ventile) zur Regelung der Hydraulikflüssigkeit eingesetzt. Der Strom bei dem das AD-Ventil öffnet, ist jedoch stark von der am Ventil anliegenden Druckdifferenz abhängig. Um die AD-Ventile regeln zu können, ist es notwendig, diesen Stromwert, der hier weiterhin als "Öffnungspunkt" bezeichnet wird, zu kennen.
  • Der Öffnungspunkt ist weiterhin von Fertigungstoleranzen und vom Verschleiß des Ventils und anderer Bauteile des Bremsensystems abhängig. Daher ist bei einem Reglertausch eine Anpassung der Hydraulik an den Regler notwendig. Die Öffnungspunkte müssen in dem Regler abgelegt werden.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, ein Verfahren zum Kalibrieren von Hydraulikventilen (AD-Ventilen) der eingangs genannten Art zu entwickeln, das zuverlässig arbeitet, zu Ergebnissen mit hoher, in jedem Fall ausreichender Genauigkeit führt und das sich mit vergleichsweise geringem Zeitaufwand durchführen lässt.
  • Es hat sich herausgestellt, dass diese Aufgabe durch das im Anspruch 1 beschriebene Verfahren gelöst wird, dessen Besonderheit darin besteht,
    • - dass in einem Diagnose- oder Kalibriervorgang mit einer Prüfstange, die an den Bremsdruckgeber angelegt wird, Bremsdruck in dem Bremsensystem und einer Radbremse hervorgerufen wird,
    • - dass durch Öffnen des Auslassventils Druckmittel aus der Radbremse in den Niederdruckspeicher abgeleitet und der Druck im Bremsensystem abgebaut wird,
    • - dass nach dem Schließen des Einlassventils das Druckmittel durch Ansteuern der Pumpe zurückgefördert wird,
    • - dass der von der Ansteuerung der Pumpe abhängige Druck im Bremsensystem oder die Druckdifferenz über dem zu kalibrierenden Hydraulikventil gemessen oder geschätzt wird,
    • - dass das zu kalibrierende Hydraulikventil durch rampenförmige oder stufenförmige Änderung des Ventilstromes umgeschaltet wird, und
    • - dass der zu Beginn des Umschaltvorgangs, d. h. zu Beginn des Öffnens oder Schließens des Ventils fließende Ventilerregerstrom ermittelt.
  • Nach einem vorteilhaften Ausführungsbeispiel der Erfindung ist das zu kalibrierenden Ventil ein stromlos offenes Hydraulikventil, wobei der beim Abbau des Ventilerregerstroms zu Beginn des Ventilöffnens fließende Strom ermittelt wird.
  • Weiterhin hat es sich als zweckmäßig erwiesen, den Ventilerregerstrom, der zu Beginn des Ventilöffnens fließt, durch Beobachten des Druckverlaufs im Bremsdruckgeber zu detektieren. Ein Drucksensor im Hauptzylinder ist hierfür von Nutzen.
  • Zur Bestimmung der Ventilcharakteristik des zu kalibrierenden Ventils werden nach einer weiteren Ausführungsart der Erfindung systematisch Differenzdrücke bestimmter Höhe über dem geschlossenen Ventile eingestellt, und es wird jeweils der Ventilöffnungsstrom in Abhängigkeit von der Druckdifferenz ermittelt und in der Reglerelektronik gespeichert.
  • Schließlich ist noch möglich, Differenzdrücke verschiedener Höhe über dem zu kalibrierenden Ventil durch entsprechende Ansteuerung der Rückförderpumpe einzustellen und mit Hilfe des im Bremsdruckgeber installierten Drucksensors zu messen. In anderen Fällen genügt es, die Höhe des durch die Pumpenansteuerung hervorgerufenen Druckes in Abhängigkeit von einer vorgegebenen Pumpenansteuerungs-Vorgabe abzuschätzen.
  • Weitere Vorteile und Einzelheiten gehen aus der folgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen der Erfindung anhand der beigefügten Abbildungen hervor. Es zeigen:
  • Fig. 1 in schematisch vereinfachter Darstellung die wichtigsten hydraulischen und mechanischen Komponenten eines geregelten Bremsensystems,
  • Fig. 2 tabellarisch die wichtigsten Schritte eines Verfahrens zur Kalibrierung eines Einlassventils und
  • Fig. 3 in gleicher Darstellungsweise wie Fig. 2 die wesentlichen Schritte zur Kalibrierung eines Trennventils.
  • In Fig. 1 sind die Komponenten eines Bremsensystems wiedergegeben, das in Verbindung mit einem nicht dargestellten elektronischen Regler zur Bremsen- und Fahrstabilitätsregelung (ABS, ASR, ESP etc.) geeignet ist.
  • Dargestellt ist ein Bremsdruckgeber 14, der im vorliegenden Beispiel aus einem pedalbetätigten Tandem-Hauptzylinder (HZ) mit vorgeschaltetem Servo-Aggregat besteht. Es handelt sich um ein zweikreisiges Bremssystem. Beide Bremskreise sind im Prinzip identisch aufgebaut und über Trennventile (TV) 1, 2 an den Hauptzylinder angeschlossen. Zur Bremsdruckregelung sind jedem Rad bzw. jeder Radbremse in bekannter Weise ein Einlassventil (EV) 3-6 und ein Auslassventil (AV) 9-12 zugeordnet. Die Trennventile 1, 2 und die Einlassventile 3-6 sind als stromlos offene AD-Ventile ausgebildet. Jeder hydraulische Kreis enthält einen Niederdruckspeicher NDS zur Aufnahme des im Druckabbau- Modus über die stromlos geschlossenen 2/2-Wegeventile (AV) abgeleiteten Druckmittels sowie des weiteren eine Rückförderpumpe 16. Ein elektrisch steuerbares, stromlos geschlossenes 2/2- Wegeventil 7, 8 wird im ASR-Modus zumindest zeitweise auf Durchlass umgeschaltet.
  • Für das erfindungsgemäße Verfahren sind nur die analogisierten Hydraulikventile (AD-Ventile), also die Einlassventile (EV) 3-6 und die Trennventile (TV) 1, 2, von Belang. Durch das erfindungsgemäße Verfahren wird es möglich, diese AD-Ventile auf einfache Weise zu kalibrieren.
  • Fig. 2 zeigt die erforderlichen Schritte zum Kalibrieren eines Einlassventils. Erfindungsgemäß wird zunächst mit Hilfe einer sogenannten Prüfstange hydraulischer Druck im Bremsensystem hervorgerufen. Durch die Prüfstange legt das Bremspedal einen festen Weg zurück und ruft im Hauptzylinder einen bestimmten Druck hervor. Dieser Systemdruck kann mit einem im Bremsdruckgeber, hier im Hauptzylinder HZ, installierten Drucksensor 13gemessen werden. In modernen Bremsanlagen, z. B. in Bremsanlagen mit ESP-Funktion, sind solche Drucksensoren ohnehin bereits vorhanden.
  • Mit der Prüfstange wird (Schritt 1) ein bestimmter Systemdruck aufgebaut und dadurch ein entsprechendes Druckmittelvolumen in die Radbremse verschoben. Nach dem Abbau des Druckes durch Öffnen des Auslassventils AV (Schritt 2) und Abfluss des Druckmittels in den Niederdruckspeicher NDS sinkt der Druck im Hauptzylinder HZ und am Sensor 13 auf nahezu 0 bar. Durch Einschalten der Hydraulikpumpe (HP) 16 und Rückförderung des Druckmittels in den Bremskreis (Schritt 3) wird ein Druckanstieg an der Einlassseite des Einlassventils EV erreicht, wobei durch Bemessung der Pumpen-Ansteuerungszeit vorgegebene Druck-Sollwerte in Abhängigkeit von der Pumpenansteuerung einstellbar sind. Auf diese Weise lassen sich mehrere Stufen oder Messpunkte zur Erfassung einer Ventilcharakteristik gewinnen, ohne dass die Pedalbetätigung geändert werden müsste; die durch die Prüfstange hervorgerufenen Pedalverschiebung wird beibehalten. Für den Kälibrierungsvorgang oder Kalibrierungsaufwand ist dies ein entscheidender Vorteil. Der durch die Pumpenansteuerung eingestellte Druck wird durch den Drucksensor 13 gemessen (Schritt 4). An der Bremsenseite des geschlossenen Einlassventils herrscht der Druck 0; die Druckdifferenz über dem Einlassventil EV ist somit bekannt.
  • Nun wird das Einlassventil EV (Schritt S) mit einer fallenden Stromrampe oder Treppenfunktion bestromt. Bei voller Bestromung ist das Ventil EV geschlossen. Bei einem der Druckdifferenz über dem Ventil entsprechenden Wert des Ventilerregerstromes beginnt das Ventil zu öffnen. Der damit verbundene Druckausgleich wird durch den Drucksensor 13 im HZ ermittelt. Für verschiedene Druckdifferenzen kann der entsprechende Öffnungspunkt (Stromwert) bestimmt und gespeichert werden.
  • Der gespeicherte Stromwert ist der zur Druckdifferenz zugehörige Öffnungspunkt. Die Ansteuerung des AD-Ventils kann mittels Stromrampe, Treppenfunktion oder einer veränderbaren PWM realisiert werden. Da mittels der Prüfstange verschiedene Drücke vorgegeben werden können und somit verschiedene Volumina in das System eingebracht werden können, ist es auf sehr einfache Weise möglich, den Öffnungspunkt für verschiedene Differenzdrücke zu bestimmen.
  • Fig. 3 beschreibt die einzelnen Schritte zur Kalibrierung eines Trennventils TV, hier des TV 2 (siehe Fig. 1), das die Einlassventile 5 und 6 mit dem Hauptzylinder HZ des Bremsdruckgebers 14 verbindet.
  • Es handelt sich wiederum um ein stromlos offenes analogisiertes Hydraulikventil. Im Unterschied zum Verfahrensablauf nach Fig. 2 kann im Schritt 4 die Bremsdruckdifferenz über dem geschlossenen Trennventil nur geschätzt, nicht jedoch mit dem Sensor 13 am HZ gemessen werden. Ein weitere Drucksensor neben dem Sensor 13 steht in der Ausführungsart nach Fig. 3 nicht zur Verfügung. Der Druck an der Eingangsseite des Einlassventils und damit die Druckdifferenz über dem geschlossenen Trennventil TV (der Druck im HZ ist in dieser Phase nahezu 0) lässt sich ausreichend genau aus der Ansteuerungszeit der Hydraulikpumpe HP errechnen bzw. auf Basis der Pumpenansteuerungszeit abschätzen.

Claims (6)

1. Verfahren zum Kalibrieren der Strom/Öffnungs-Charakteristik eines analogen oder analogisierten Hydraulikventils eines geregelten Kraftfahrzeug-Bremsen- oder Regelungssystems, wie eines ABS-, ASR-, ESP-Systems etc., bei dem mit Hilfe ein Bremsdruckgebers erzeugter Bremsdruck über ein Trennventil und über ein Einlassventil zu einer Radbremse gelangt und bei dem in einem geschlossenen System Bremsdruck über ein Auslassventil aus der Radbremse in einen Niederdruckspeicher geleitet und über eine Rückförderpumpe in den Bremskreis zurückgefördert wird, wobei als Trennventil und als Einlassventil die analogisierten Hydraulikventile verwendet werden, dadurch gekennzeichnet,
dass in einem Diagnose- oder Kalibriervorgang mit einer Prüfstange, die an den Bremsdruckgeber angelegt wird,
Bremsdruck in dem Bremsensystem und einer Radbremse hervorgerufen wird,
dass durch Öffnen des Auslassventils Druckmittel aus der Radbremse in den Niederdruckspeicher abgeleitet und der Druck im Bremsensystem abgebaut wird,
dass nach dem Schließen des Einlassventils das Druckmittel durch Ansteuern der Pumpe zurückgefördert wird,
dass der von der Ansteuerung der Pumpe abhängige Druck im Bremsensystem oder die Druckdifferenz über dem zu kalibrierenden Hydraulikventil gemessen oder geschätzt wird,
dass das zu kalibrierende Hydraulikventil durch rampenförmige oder stufenförmige Änderung des Ventilstromes umgeschaltet wird, und
dass der zu Beginn des Umschaltvorgangs, d. h. zu Beginn des Öffnens oder Schließens des Ventils fließende Ventilerregerstrom ermittelt.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das zu kalibrierenden Ventil ein stromlos offenes Hydraulikventil ist und dass der beim Abbau des Ventilerregerstroms zu Beginn des Ventilöffnens fließende Strom ermittelt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass als Bremsdruckgeber ein Bremsensystem mit einem Hauptzylinder, der mit einem Drucksensor ausgerüstet ist, verwendet wird.
4. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 2 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der der Ventilerregerstrom, der zu Beginn des Ventilöffnens fließt, durch Beobachten des Druckverlaufs im Bremsdruckgeber detektiert wird.
5. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass zur Bestimmung der Ventilcharakteristik des zu kalibrierenden Ventils systematisch Differenzdrücke verschiedener, vorgegebener Höhe über dem geschlossenen Ventile eingestellt werden und jeweils der Ventilöffnungsstrom in Abhängigkeit von der Druckdifferenz ermittelt und gespeichert wird.
6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass Differenzdrücke verschiedener Höhe über dem zu kalibrierenden Ventil durch entsprechende Ansteuerung der Rückförderpumpe eingestellt und mit Hilfe des im Bremsdruckgeber installierten Drucksensors gemessen oder in Abhängigkeit von einer vorgegebenen Pumpenansteuerung geschätzt werden.
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