DE3914364A1 - Verfahren und vorrichtung fuer kraftfahrzeuge mit ottomotoren zur blockierschutz- oder antriebsschlupfregelung - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein für Kraftfahrzeuge mit Ot­ to-Motoren geeignetes Verfahren zur Blockierschutz- und/oder Antriebsschlupfregelung mit Hilfe einer Bremsanlage, bei dem als Quelle für die zur Regelung benötigte Hilfsenergie Un­ terdruck verwendet und durch Anschluß der Bremsanlage an das Ansaugsystem des Ottomotors aufgebracht wird. Eine Vorrich­ tung zur Durchführung des Verfahrens gehört ebenfalls zur Erfindung.

Es ist bereits seit langem gang und gäbe, den im Ansaugsy­ stem eines Ottomotors erzeugten Unterdruck als Energiequelle für Servo-Geräte in Kraftfahrzeugen zu verwenden. Als beson­ ders zuverlässig hat sich der Unterdruck-Bremskraftverstär­ ker erwiesen, der zudem im Vergleich zu einem für den glei­ chen Zweck bekannten hydraulischen Bremskraftverstärker, zu dem ein Hilfsdruck-Versorgungssystem gehört, preiswert her­ zustellen ist.

Der durch das Ansaugsystem des Antriebsmotors erzeugte Un­ terdruck reicht selbst bei kleinen Kraftfahrzeugmotoren aus, um die für die Bremskraftverstärkung benötigte Hilfsenergie zur Verfügung zu stellen. Die Beeinflussung des Motors durch die zusätzliche Luft, die ihm beim Bremsen über den Brems­ kraftverstärker zugeführt wird, ist so gering, daß der Mo­ torlauf bzw. Motorleerlauf nur unwesentlich beeinträchtigt wird.

Es sind auch schon Bremsanlagen mit Blockierschutz- oder An­ triebsschlupfregelung bekannt, die ihren gesamten Bedarf an Hilfsenergie, die sie sie für die Bremsdruckregelung benöti­ gen, durch Unterdruck decken. Eine bekannte Bremsanlage die­ ser Art besteht im wesentlichen aus einem Hauptzylinder mit einem vorgeschalteten Unterdruck-Servo-Aggregat, das sowohl zur Bremskraftverstärkung als auch zur Erzeugung einer gegen die Pedalkraft gerichteten Hilfskraft dient (DE-OS 33 17 629, DE-OS 34 28 869) . Der Innenraum des Ser­ vo-Aggregats wird durch einen Arbeitskolben in zwei Haupt­ kammern unterteilt. In der Ruhelage der Bremse herrscht in beiden Kammern Unterdruck. Zur Bremskraftverstärkung wird in bekannter Weise über ein Einlaßventil Außenluft in die pe­ dalseitige Kammer eingelassen bzw. der Unterdruck in dieser Kammer reduziert. Zur Erzeugung der Gegenkraft werden über ein Ventil, das an die Regelelektronik angeschlossen ist, die Anschlüsse an die Umgebungsluft und an die Vakuumquelle vertauscht und dadurch die Druckverhältnisse in den beiden Arbeitskammern des Servo-Aggregates umgekehrt. Der Druck im nachgeschalteten Hauptzylinder und in den Radbremsen, die an den Hauptzylinder angeschlossen sind, ändert sich entspre­ chend. In den Druckmittelwegen von dem Hauptzylinder zu den Radbremsen sind individuell für jedes Rad oder für zwei parallel geschaltete Räder elektromagnetisch betätigbare Mehrwegeventile eingefügt, die entweder auf Durchlaß oder auf Sperren schaltbar sind. Mit Hilfe dieser Radventile, die in ihrer Sperrstellung den Bremsdruck in dem zugehörigen Rad konstant halten, und durch Ansteuerung des Servo-Aggregates kann "nacheinander" der Bremsdruck in den einzelnen Rädern oder Radgruppen erhöht oder erniedrigt bzw. auf das ge­ wünschte, von der Regelelektronik ermittelte Bremsdruckni­ veau eingestellt werden. Es leuchtet ein, daß der hierfür erforderliche häufige Druckwechsel in den beiden Arbeitskam­ mern des Servo-Aggregates einen hohen Verbrauch an Hilfs­ energie zur Folge hat. Unter ungünstigen Bedingungen, d.h. bei hohem Regelbedarf, besteht die Gefahr, daß die Sauglei­ stung des Kraftfahrzeug-Antriebsmotors nicht ausreicht und der Motor durch Gemischabmagerung zum Stehen kommt. Da dies während einer Blockierschutzregelung stattfindet, können sich daraus gefährliche Fahrzustände ergeben, oder die Bremswirkung wird beeinträchtigt.

Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, die geschil­ derten Nachteile zu überwinden und ein Verfahren aufzuzei­ gen, das einen nachteiligen Einfluß des hohen Energiever­ brauchs einer mit Unterdruck betriebenen, an das Saugsystem des Motors angeschlossenen geregelten Bremsanlage auf den Motorlauf verhindert.

Es hat sich gezeigt, daß diese Aufgabe in einfacher, tech­ nisch fortschrittlicher Weise durch ein Verfahren der ein­ gangs genannten Art gelöst werden kann, dessen Besonderheit darin besteht, daß während eines Blockierschutz- oder An­ triebsschlupf-Regelvorganges der Motorlauf, zumindest bei Bedarf, durch selbsttätigen Eingriff in die Steuerung des Kraftfahrzeug-Antriebsmotors stabilisiert wird.

Durch das erfindungsgemäße Verfahren wird es möglich, auch bei Fahrzeugen mit relativ kleinem Motor auf ein gesondertes Hilfsenergie-Versorgungssystem zu verzichten und statt des­ sen das Saugsystem des Motors zur Deckung des Energiebedarfs heranzuziehen. Ein stabiler Motorlauf ist in jeder Situation sichergestellt. Die Leerlaufeinstellung des Otto-Motors kann ohne Berücksichtigung der für die Bremsanlage abgezweigten Saugleistung optimal eingestellt werden.

Nach einer vorteilhaften Ausführungsart der Erfindung wird bei Bremsbetätigung oder beim Einsetzen der Blockier­ schutz- oder Antriebsschlupfregelung die Motorsaugleistung oder die Leerlaufdrehzahl durch Änderung des Gemischs oder der Ventilsteuerzeiten um einen vorgegebenen festen Wert oder durch einen entsprechenden Eingriff in die Motorsteue­ rung stabilisiert. Nach einem anderen Ausführungsbeispiel wird beim Einsetzen der Regelung in Abhängigkeit von dem Un­ terdruckbedarf oder von einer von dem Unterdruckbedarf abge­ leiteten Meßgröße die Motorsaugleistung erhöht oder ein Min­ destwert sichergestellt. Hierzu kann eine Drosselklappe im Ansaugsystem des Antriebsmotors in Richtung auf eine Stabi­ lisierung der Motorsaugleistung oder des Leerlaufs verstellt werden.

Nach einem Ausführungsbeispiel der Erfindung unterbleibt der Eingriff in die Motorsteuerung, solange die Kupplung zwi­ schen den angetriebenen Rädern und dem Antriebsmotor einge­ rückt ist.

Nach einer weiteren Ausführungsart des erfindungsgemäßen Verfahrens wird der Motoreingriff in Abhängigkeit von Meß­ größen oder Kriterien, die auf eine Gefährdung des stabilen Motorlaufs infolge eines hohen Unterdruckbedarfs hindeuten oder - im Gegenteil - eine solche Gefährdung ausschließen, ausgelöst bzw. verhindert.

Zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens eignet sich eine Vorrichtung, deren Besonderheit darin besteht, daß Schaltkreise vorhanden sind, die während eines Blockier­ schutz- und/oder Antriebsschlupf-Regelvorganges ein Aus­ gangssignal erzeugen, das der Steuerung des Kraftfahrzeug- Antriebsmotors zuführbar ist und eine Stabilisierung des Mo­ torlaufs, d.h. des Motorleerlaufs oder der Motorsauglei­ stung, hervorruft.

In einem Sonderfall entsteht das Ausgangssignal zur Steue­ rung des Motorleerlaufs während jeder Bremsbetätigung und bewirkt eine Anhebung des Motorleerlaufs oder der Motorsaug­ leitung um einen vorgegebenen festen Wert.

Weitere Merkmale, Vorteile und Anwendungsmöglichkeiten der Erfindung gehen aus der folgenden Darstellung eines Ausfüh­ rungsbeispiels anhand der beigefügten Abbildung hervor, die in schematischer, vereinfachter Darstellung ein Ausführungs­ beispiel einer Vorrichtung nach der Erfindung wiedergibt.

Nach der Abbildung umfaßt die erfindungsgemäße Vorrichtung einen Bremsdruckgeber 1, der sich in diesem Ausführungsbei­ spiel im wesentlichen aus einem Tandem-Hauptzylinder 2 und einem diesem vorgeschalteten Unterdruck-Servo-Aggregat 3 zu­ sammensetzt. Die Radbremsen 4-7 sind an dem Tandem-Haupt­ zylinder 2 über zwei hydraulisch getrennte Bremskreise I und II angeschlossen. In dem Druckmittelweg zu den einzelnen Radbremsen ist jeweils ein Radventil 12-15 eingefügt. Es handelt sich dabei um in der Grundstellung auf Durchlaß ge­ schaltete, auf Sperren umschaltbare Mehrwegeventile, nämlich 2/2-Wegeventile.

Die zur Regelung benötigten Informationen über das Drehver­ halten der einzelnen Räder VL, HR, VR, HL werden in bekannter Weise mit Hilfe von Radsensoren 8-11 gewonnen und zur Ver­ arbeitung und Auswertung über elektrische Leitungen einem elektronischen Regler 16 zugeführt. Dieser erzeugt aus den Radinformationen Bremsdruck-Steuersignale, die in Form von elektrischen Stellsignalen den Radventilen 12-15 und außerdem einem Modulatorventil 17, das die Druckverhältnisse in dem Unterdruck-Servo-Aggregat 3 regelt, zugeführt werden.

Das Servo-Aggregat 3 ähnelt in seinem prinzipiellen Aufbau einem bekannten Unterdruck-Bremskraftverstärker, mit der Be­ sonderheit, daß auch eine der Pedalkraft F entgegengerichte­ te Hilfskraftkomponente erzeugt werden kann. Das Aggregat 3 besitzt einen Arbeitskolben 18, der den Innenraum des Aggre­ gates in zwei Arbeitskammern 19, 20 unterteilt.

Die Arbeitskammer 20, die sich auf der Hauptzylinderseite befindet, ist in der Ruhelage der Bremse und bei Bremsenbe­ tätigung über das Ventil 17 an eine Unterdruckquelle 21 bzw. an das Ansaugsystem 21 des (nicht dargestellten) Antriebsmo­ tors des Kraftfahrzeugs, in dem die dargestellte Bremsanlage eingebaut ist, angeschlossen. Über ein symbolisch darge­ stelltes Ventil 29 im Inneren des Aggregates 3 ist die Ar­ beitskammer 20 außerdem in der Ruhelage der Bremse mit der pedalseitigen Arbeitskammer 19 verbunden, so daß auch in dieser Kammer Unterdruck herrscht.

Über das Mehrwegeventil 17, es handelt sich hier um ein 4/2-Wegeventil, ist in der Ruhestellung dieses Ventils ein Eingangsventil 22 des Aggregates 3 über eine Leitung 23 an einen Luftzutritt 24 angeschlossen. Das Eingangsventil 22 wird in bekannter Weise bei Betätigung eines Bremspedals 25 gerade so weit geöffnet, daß ein zur Pedalkraft F proportio­ naler Bremsdruckaufbau in der Arbeitskammer 19 stattfindet. Bei Bremsbetätigung wird zunächst die interne Verbindung 29 zwischen den Kammern 19 und 20 geschlossen, worauf dann der Druck in der Kammer 19 ansteigen kann.

Über eine Kolbenstange 26 wird dann die mit Hilfe des Ser­ vo-Aggregates 3 verstärkte Pedalkraft F bzw. eine durch die Druckdifferenz in den Kammern 19 und 20 hervorgerufene Kraftkomponente auf die angedeuteten Kolben 27 und 28 des Tandem-Hauptzylinders 2 übertragen. Solange alle Radventile 12-15 ihre dargestellte Ruheposition einnehmen, kann sich der im Hauptzylinder aufgebaute Bremsdruck ungehindert bis zu den Radbremsen 4-7 fortpflanzen.

Wird ein Fahrzeugrad instabil, setzt die Blockierschutz- oder Antriebsschlupfregelung ein. Wird beispielsweise eine Blockiertendenz am Rad 8 sensiert, werden zunächst die Rad­ ventile der übrigen Räder, d.h. die Ventile 13, 14 und 15, auf Sperren umgeschaltet und sodann mit Hilfe des Servo-Ag­ gregates 3 eine der Pedalkraft F entgegengerichtete Hilfs­ kraft erzeugt. Dadurch wird der Druck in den Bremskreisen I, II abgebaut, was sich jedoch wegen des allein offenen Rad­ ventiles 12 nur auf den Bremsdruck in der Radbremse 4 des linken Vorderrades VL auswirkt. In den anderen Radbremsen 9-11 bleibt der Bremsdruck konstant.

Auf gleiche Weise wird nacheinander der Druck in den anderen Radbremsen auf das gewünschte, von den Regler 16 errechnete Niveau abgesenkt oder erhöht.

Zur Erzeugung der Hilfskraft, die der Pedalkraft F entgegen­ gerichtet ist, werden die Anschlüsse der Kammern 19 (über das Eingangsventil 22) und 20 an den Luftzutritt 24 und an die Unterdruckquelle 21 zeitweise vertauscht, und zwar durch Umschaltung des Mehrwegeventils 17 in seine zweite Position. Zur Herstellung des erforderlichen Unterdrucks in der Ar­ beitskammer 19, in der zuvor zur Bremskraftverstärkung der Druck im Vergleich zu dem Unterdruck in der Arbeitskammer 20 erhöht wurde, muß das Ansaugsystem 21, das hier als Unter­ druck- bzw. als Hilfsenergiequelle dient, eine erhebliche Saugleistung aufbringen. Dies gilt insbesondere dann, wenn während eines geregelten Bremsvorganges der Druck in den Ar­ beitskammern des Hauptzylinders 2 bzw. in den Bremskreisen I, II in rascher Folge und um erhebliche Beträge geändert werden muß. Die Luftzufuhr in das Ansaugsystem 21 führt in ungünstigen Fällen zu einer unerwünschten Gemischabmagerung und zum Stillstand ("Abwürgen") des Antriebsmotors. Neben der Beeinträchtigung des Fahrkomforts - der Motor muß erneut angelassen werden - ergeben sich Gefahren für die Bremsen­ funktion und für die Fahrstabilität, weil bei Erschöpfung des Unterdrucks die Bremskraftverstärkung und die Blockier­ schutzregelung außer Funktion gesetzt werden.

Erfindungsgemäß wird daher im vorliegenden Ausführungsbei­ spiel beim Einsetzen der Regelung durch ein Ausgangssignal glied 30 angesteuert, das eine Verstellung einer Drossel­ klappe 31 im Ansaugsystem 21 des Kraftfahrzeug-Antriebsmo­ tors zur Folge hat. Durch Öffnen der Drosselklappe 31 und einen vorgegebenen festen Betrag oder um einen von dem Un­ terdruckbedarf abhängigen Wert werden die Leerlaufdrehzahl des Antriebsmotors erhöht und dadurch der Motorlauf und die Saugleistung des Motors stabilisiert.

Die Ansteuerung des Stellgliedes 30 bzw. der Schaltkreis 33 kann auch über einen Bremspedalschalter 34 erfolgen, bei dem es sich beispielsweise um den ohnehin im Fahrzeug vorhande­ nen Bremslichtschalter BLS handeln kann.

Da bei eingerückter Kupplung ein "Abwürgen" des Motors in­ folge zu hohen Unterdruckbedarfs nicht eintreten kann und der Motor im Schubbetrieb gewissermaßen als "Unterdruckpum­ pe" wirkt, wird in einem Ausführungsbeispiel der Erfindung über einen Kupplungsschalter 32 eine Ansteuerung des Stell­ gliedes 30 verhindert, solange die Kupplung eingerückt ist.

Anstelle eines Eingriffes in die Drosselklappe 31 (oder in den Drosselschieber) des Kraftfahrzeugmotors ist auch eine Korrektur der Steuerzeiten der Motorventile zur Erhöhung der Gemischmenge und zur Stabilisierung des Motorlaufs möglich. Einige weitere Maßnahmen - je nach Konstruktion des Ottomo­ tors - zur Erreichung des gleichen Zieles sind: Verminderung der Luftzahl durch Erhöhung der Einspritzmenge, und zwar durch Schließen der Starterklappe, durch Öffnen von Zusatzdüsen für Kraftstoff und/oder durch Schließen einer zusätzlichen Klappe im Ansaugkrümmer.

Die Ansteuerung des Stellgliedes 30 zur Verstellung der Drosselklappe 31, zur Korrektur der Steuerzeiten usw. kann auch über einen Verzögerungsgeber, der die Fahrzeugverzöge­ rung mißt, über eine Drehzahlmessung des Antriebsmotors oder über Sensoren, die das Fahrzeugtauchen bei einem Bremsvor­ gang messen, erfolgen. Die Möglichkeiten zur Realisierung des erfindungsgemäßen Verfahrens sind vielfältig. Welche Maßnahme jeweils am zweckmäßigsten ist, wird vor allem durch die Konstruktion des verwendeten Antriebsmotors und von der Bremsanlage bestimmt.

Bei einer Antriebsschlupfregelung mit Hilfe einer geregelten Bremsanlage der vorgenannten Art kann es sich ebenfalls als zweckmäßig erweisen, den Motorlauf bei Bedarf durch selbst­ tätigen Eingriff in die Motorsteuerung in der zuvor be­ schriebenen Weise zu stabilisieren. Es gilt grundsätzlich das Gleiche wie bei Bremsvorgängen mit Blockierschutzrege­ lung.

Claims (10)

1. Verfahren für Kraftfahrzeuge mit Ottomotoren, zur Blockierschutz- und/oder Antriebsschlupfregelung mit Hilfe einer Bremsanlage, bei dem als Quelle für die zur Regelung benötigte Hilfsenergie Unterdruck verwendet und durch Anschluß der Bremsanlage an das Ansaugsystem des Ottomotors aufgebracht wird, dadurch gekenn­ zeichnet, daß während eines Blockierschutz- oder Antriebsschlupfregelvorganges der Motorlauf, zumin­ dest bei Bedarf, durch selbsttätigen Eingriff in die Steuerung des Antriebsmotors stabilisiert wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß beim Einsetzen der Blockier­ schutz- oder Antriebsschlupfregelung die Saugleistung des Antriebsmotors oder die Leerlaufdrehzahl durch Ände­ rung des Gemischs oder der Ventilsteuerzeiten um einen vorgegebenen festen Wert oder durch einen entsprechenden Eingriff in die Motorsteuerung stabilisiert wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß beim Einsetzen einer Blockier­ schutz- oder Antriebsschlupfregelung in Abhängigkeit von dem Unterdruckbedarf oder von einer von dem Unterdruck­ bedarf abgeleiteten Meßgröße die Saugleistung des An­ triebsmotors erhöht oder ein Mindestwert der Sauglei­ stung sichergestellt wird.

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß bei Bremsbetätigung die Sauglei­ stung des Antriebsmotors oder die Leerlaufdrehzahl durch Änderung des Gemischs oder der Ventilsteuerzeiten um ei­ nen vorgegebenen festen Wert oder durch einen entspre­ chenden Eingriff in die Motorsteuerung stabilisiert wird.

5. Verfahren nach Anspruch 2, 3 oder 4, dadurch ge­ kennzeichnet, daß eine Drosselklappe (31) im Ansaugsystem (21) des Antriebsmotors in Richtung auf eine Stabilisierung der Saugleistung oder des Leerlaufs des Antriebsmotors verstellt wird.

6. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1-5, dadurch gekennzeichnet, daß der Eingriff in die Motorsteuerung unterbleibt, solange die Kupplung zwischen den angetriebenen Rädern und dem Antriebsmotor eingerückt ist.

7. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1-6, dadurch gekennzeichnet, daß der Motor­ eingriff in Abhängigkeit von Meßgrößen oder Kriterien ausgelöst wird, die auf eine Gefährdung des stabilen Mo­ torlaufs infolge eines hohen Unterdruckbedarfs hindeu­ ten.

8. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1-6, dadurch gekennzeichnet, daß der Motor­ eingriff in Abhängigkeit von Meßgrößen oder Kriterien gesperrt wird, die eine Gefährdung des stabilen Motor­ laufs infolge eines hohen Unterdruckbedarfs aus­ schließen.

9. Vorrichtung zur Durchführung eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 1-8, bestehend im wesentlichen aus einer Bremsanlage mit Blockierschutz- und/oder Antriebs­ schlupfregelung, die zur Versorgung mit Unterdruck, der als Quelle für die zur Regelung benötigte Hilfsenergie dient, an das Ansaugsystem des Kraftfahrzeug-Antriebsmo­ tors angeschlossen ist, dadurch gekennzeich­ net, daß Schaltkreise (33) vorhanden sind, die wäh­ rend eines Regelvorgangs ein Ausgangssignal erzeugen, das der Steuerung (Drosselklappensteller 30) des Kraft­ fahrzeug-Antriebsmotors zuführbar ist und eine Stabili­ sierung des Motorlaufs, d.h. des Motorleerlaufs oder der Motorsaugleistung, hervorruft.

10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das Ausgangssignal zur Steuerung des Motorleerlaufs während jeder Bremsbetätigung ent­ steht und eine Anhebung des Motorleerlaufs oder der Mo­ torsaugleistung um einen vorgegebenen festen Wert her­ vorruft.