MXPA06012224A

MXPA06012224A - Modulo de control para valvula rele cotrolada por solenoide de 3/2 individual.

Info

Publication number: MXPA06012224A
Application number: MXPA06012224A
Authority: MX
Inventors: Hermann J Goebels; Christopher M Knaack
Original assignee: Bendix Commercial Vehicle Sys
Priority date: 2004-05-21
Filing date: 2005-05-17
Publication date: 2007-01-31
Also published as: US20080288151A1; US20050137773A1; CN1956868A; BRPI0511333A; EP1747130A1; US7415341B2; WO2005115815A1; EP1747130B1; CN100522709C; AU2005247912A1; US7577509B2; CA2562247A1; JP2008500237A

Abstract

En una modalidad, un sistema de frenado de vehiculo (12), para suministrar aire presurizado a una camara de freno para lograr una respuesta de frenado deseada, incluye una valvula rele controlada por presion de aire (10) para suministrar el aire presurizado hacia la camara de freno. Un solenoide (26) recibe una presion de entrada de control variable y suministra la presion de entrada de control hacia la valvula rele como una funcion de un estado del solenoide. Una ECU (40) controla el solenoide de acuerdo con un modelo de control para suministrar el aire presurizado hacia la camara de freno (38) y lograr la respuesta de frenado deseada.

Description

MODULO DE CONTROL PARA VÁLVULA RELÉ CONTROLADA POR SOLENOIDE DE 3/2 INDIVIDUAL Esta solicitud es una continuación-en-parte de la Solicitud de los Estados Unidos de Norteamérica No. 10/745, 126, presentada el 23 de diciembre de 2003, la cual está pendiente actualmente.

Antecedentes La presente invención se refiere a sistemas de presión controlados electrónicamente. Encuentra particular aplicación en conjunción con modelos de control para controlar ia presión en sistemas de vehículos operados neumáticamente y se describirá con particular referencia a los mismos. Sin embargo, se apreciará que la invención también es susceptible a otras aplicaciones. Los sistemas de frenado de control electrónico (EC BS o EBS) , sistemas de frenado antibloqueo (ABS). y los sistemas de control de tracción automática (ATC) están incorporados en los vehículos para mejorar el rendimiento de frenado y el manejo del vehículo. El EBS permite el balanceo óptimo permanente de las fuerzas de frenado entre los frenos de rueda individuales y para lograr la óptima estabilidad y rendimiento de frenado durante todas las situaciones de conducción y frenado. Las válvulas controladas por solenoide proporcional o por solenoide múltiple son utilizadas para distribuir y modular la presión deseada hacia tas ruedas individuales a medida q ue es procesada y controlada por una unidad de control electrónica (ECU ) . La EC U recibe señales de entrada de sensor desde, por ejemplo, el impulse del pedal de freno del conductor, la velocidad de la(s) rueda(s) individuai(es)s junto con las presiones de control y de la cámara de frenos. Las presiones de freno calculadas por la ECU para las ruedas individuales deben ser suministradas hacia las ruedas respectivas con una alta precisión y además, deben ser suministradas y ajustadas m uy rápidamente. Por lo tanto, las válvulas relé mod uladoras de presión son utilizadas en los sistemas de frenos de aire para lograr una rápida aplicación de presión y tiempos de liberación rápidos. Asim ismo, se emplean . sensores de presión adicional es para lograr las precisiones de presión deseadas. U na válvula relé mod uladora (ivlRV) opera como una válvula de freno de control remoto para suministrar o liberar aire a las cámaras de freno en respuesta al aire de control que es suministrado a partir de la válvula de freno operada por e! conductor u otras fuentes . La válvula de relé aplica , mantiene o libera una presión de cámara de freno en proporción a la presión de control, la cual es controlada como una fu nción de! impul so de pedal de freno del cond uctor. ABS y ATC como están integrados en EBS evitan las inmovilizaciones de rueda durante el frenado y el giro de rueda excesivo durante la aceleración a fin de proporcionar estabilidad al veh ículo y rendim iento de frenad o y tracción . Los M RVs utilizados en conjunción con el EBS incluyen de manera común tres (3) solenoides para controlar la presión del aire. Un solenoide de respaldo (eléctricamente) proporciona presiones de suministro a partir de un depósito de aire; un soíenoide de retención mantiene la presión del aire: y un soienoide de liberación retira o expulsa la presión del aire. Un MRV utilizado en conjunción con el EBS solamente puede incluir un soíenoide, el cual está diseñado como un solenoide proporcional de presión/corriente. Un soienoide proporcional convierte una corriente de control, la cual es determinada por un algoritmo en la ECU, en una presión de control proporcional para la válvula relé. Una ventaja de controlar la presión con un soíenoide proporcional es la posibilidad de suministrar y controlar diferentes curvas de presión y modulaciones de presión como una función de la corriente de control suministrada hacia el solenoide. Sin embargo, los solenoides proporcionales son más complejos y costosos y además, requieren que la ECU suministre una etapa de salida controlada de corriente que actúa como la corriente de control.

Breve Descripción En una modalidad, un sistema de frenado de vehículo, para suministrar aire presurizado hacía una cámara de freno para lograr una respuesta de frenado deseada, incluye una válvula relé controlada por presión de aire para suministrar el aire presurizado hacia la cámara de freno. Un solenoide recibe a presión de entrada de control variable y suministra la presión de entrada de control hacia la válvula relé como una función del estado del solenoide. Una ECU controla el soienoide de acuerdo con un modelo de control para suministrar el aire presurizado hacia la cámara de freno y lograr la respuesta de frenado deseada.

Breve Descripción de los Dibujos En los dibujos adjuntos que están incorporados a y forman parte de la especificación, se ilustran las modalidades de la invención , ias cuales, junto con una descripción general de de l a invención antes proporcionada, y la descripción detallada que se da a contin uación, sirven para ejemplificar las modalidades de esta invención . La FIGU RA 1 ilustra un circuito de freno que incorpora un solenoide utilizado en conjunción con un modelo de controf en una modalidad de la presente invención; La FIGU RA 2 ilustra un ciclo de presión A BS característico de una válvula relé operada por soienoide de 3/2 individual cuando es controlada por un modelo de control en una modalidad de la presente invención; La FIGU RA 3 ilustra datos experimentales que muestran una correlación de una relación de ciclo de trabajo para una presión de suministro para diferentes valores de presión de control variable; La FI GURA 4 ilustra un modelo de datos m atemáticos si mple que muestra una correlación de una relación de ciclo de trabajo para una presión de suministro para diferentes valores de presión de control; La FI G U RA 5 ilustra un diagrama de flujo de una operación de un programa de estimación de presión en una modalidad de la presente invención; La F iGU RA 6 ilustra un ciclo de velocidad de rueda característico de una rueda controlada por ABS en un evento de ABS y el comportamiento de la presión de freno de reacción cuando es controlado por con una válvula relé de soíenoíde de 3/2 individual en una modalidad de la presente invención en comparación con un sistema de la técnica anterior; y La FIG U RA 7 i lustra una gráfica que ilustra una capacidad de control de una válvula relé controlada por soienoide de 3/2 individual en conjunción con un modelo de control en una modalidad de la presente invención.

Descripción Detallada de la Modalidad Ilustrada Con referencia a ía FIG U RA 1 , una válvula relé controlada por solenoide 1 0 es utilizada para controlar la presión de aire suministrada a un sistema (por ejemplo, un control ABS) en conjunción con un modelo de control en una modalidad de la presente i nvención. La válvula relé 10 incluye una sección de válvula de solenoide 12 y una sección de válvula relé 14.

En una modalidad, la sección de válvula de solenoide 12 incluye a válvula de solenoide de 3/2 individual; sin embargo, también están considerados otros tipos de válvulas de solenoide. La válvula de solenoide 3/2 ilustrada 3/2 incluye tres (3) puertos neumáticos (conexiones) 16, 18, 20 y un medio de conmutación 24. El puerto 16 es un puerto de entrada de válvula de solenoide (control); el puerto 18 es un puerto de salida de válvula de solenoide (suministro); y el puerto 20 es un puerto de escape de válvula de solenoide (ventilación). El medio de conmutación ilustrado 24 es un dispositivo de conmutación de solenoide que incluye una bobina 26, que es capaz de transportar una corriente eléctrica y un núcleo magnético 30. El puerto de control 16 comunica de manera fluida con una válvula de freno (pedal de freno) 32 operada por un operador de veh ículo. La válvula de freno 32 también comunica de manera fluida con un depósito 34 que almacena fluido presurizado (por ejemplo, aire) . La válvula relé 14 transmite el fluido presurizado desde el depósito 34 hacia una cámara de freno (activador de presión) 38 para controlar un freno de servicio (no mostrado) utilizado para desacelerar una rueda. Una unidad de control electrónica (ECU) 40 monitorea una velocidad de la rueda y por lo menos otra rueda (no mostrada). Como se describe con mayor detalle a continuación, el fluido presurizado es transmitido desde el depósito 34 hacia la cámara de freno 38 como una función de cuanta presión aplica el operador del vehículo a la válvula de freno 32 y ias señales eléctricas transmitidas hacia la ECU 40 hacia el medio de conmutación 24 como una función de la velocidad de la rueda . U n resorte 42 desvía el núcleo 30 en una primera posición (como se ilustra en la FiGURA 1). Por lo tanto, cuando no está pasando corriente eléctrica a través de la bobina 26, el núcleo 30 está en la primera posición, que es referida como una posición -desenergizada. Mientras está en la posición desenergizada, el núcleo 30 cubre de manera sellada el puerto de escape 20 para evitar que el aire presurizado pase desde la válvula de solenoide 12 hacia la atmósfera. Al pasar suficiente corriente eléctrica a través de la bobina 26 se ocasiona que el núcleo 30 supere la desviación del resorte 42 y, además, ocasiona que el núcleo 30 se mueva hacia una segunda posición, la cual es referida como una posición energizada. Mientras está en la posición energízada, el núcleo 30 cubre de manera sellada el puerto de control 16, aunque ya no cubre de manera sellada el puerto de escape 20. La sección de válvula relé 14 incluye un pistón relé 50 que incluye un pasaje de escape 52 que comunica de manera fluida con el puerto de escape 20 de la válvula de solenoide 20 y un puerto de escape 54 de válvula relé. Un lado de control 56 del pistón 50 comunica de manera fluida con el puerto de suministro 18 de la sección de válvula de solenoide 12. Un resorte de relé 58 desvía el pistón de relé 50 en una posición elevada (como se ilustra en la FIGU RA 1 ) . El fluido presurizado desde el depósito 34 es comunicado de manera fluida con un puerto de suministro de válvula relé 64. U n sello de fluido presurizado 66 es desviado por un resorte 68 para acoplar de manera sellada los puntos 70, 72 de la sección de válvula relé 14 para evitar que escape el fluido presurizado comunicado desde el depósito 34. U n puerto de sum inistro de válvula relé 74 comunica de manera fluida con la cámara de freno 38. Además, cuando el pistón 50 está en la posición elevada (como se ilustra en la FIG URA 1 ), la cámara de freno 38 comunica de manera fluida con un puerto de escape de válvula relé 76. Por lo tanto, mientras está en la posición elevada mostrada en la FIGURA 1 , el pistón de relé 50 es referido como está en la posición de escape. A medida que el pistón 50 se mueve en una dirección descendente, un punto inferior 80 del pistón 50 acopla de manera sellada una porción superior del sello de fluido presurizado 66 para crear un sello entre la cámara de freno 38 y el puerto de escape 76 de la sección de válvula relé 14. Además, a medida que el pistón de relé continúa moviéndose hacia abajo, la desviación del resorte d e volumen de almacenamiento 68 es superada y el selio de fluido presurizado 66 empieza también a moverse en una dirección descendente. A medida que el sello de fluido presurizado 66 se mueve hacia abajo, se rompe el sello en el punto 70. Como se describe con mayor detalle a continuación, la posición y movimiento del pi stón 50 son controlados como una función de la presión en el lado de control 56 de! pistón 50 y en el puerto de suministro 18 de la sección de válvula de solenoide 12.

U na vez que se separa el sello en el punto 70, la cá mara de freno 38 comunica de manera fluida con el volumen de almacena miento de fluido 60 como una función de un tamaño de una abertura entre el punto 70 y el sello de fluido presurizado 66. Por lo tanto, una presión en la cámara de freno 38 es determinada como una función de la presión del fluido presurizado y el tamaño de la abertura entre el punto 70 y el sello de fluido presurizado 66. Como se describió con anterioridad, la posición y el movimiento del pistón 50 son controlados como una función de la presión en el lado de control 56 del pistón 50 y en el puerto de suministro 1 8 de la sección de válvula de solenoide 12. De manera más específica , el aire presurizado es suministrado desde el depósito de aire 34 hacia el puerto de control 16 de válvula de solenoide como una función de a posición de la válvula de freno 32. La posición de la válvula de freno 32 es controlada por el operador del vehículo. Por ejemplo, cuando se desea aplicar el freno de servicios , el operador presiona la válvu la de freno 32. Además, el nivel deseado de la presión del freno de servicio aplicada es proporcional a una cantidad en la que es presionada la válvula de freno 32. Durante ias condiciones de frenado normales, la ECU 40 ocasiona que el núcleo 30 sea mantenido en la posición desenergizada . Cuando el núcleo 30 está en la posición desenergizada , el fluido presurizado es tran smitido entre el depó sito de aire 34 y el lado de control 56 del pistón 50 a través del puerto de control 16 de válvula de solenoide como una función de la cantidad que se presiona la válvula de freno. Una vez que se acumula suficiente presión en el lado de control 56 del pistón 50 para superar la fuerza del resorte de relé 58, el pistón 50 empieza a moverse hacia abajo. Además, la cantidad de movimiento del pistón 50 hacia es proporcional a la cantidad de presión en el lado de control 56 dei pistón 50. Como se describió antes, una vez que se acumula suficiente presión en el lado de control 56 del pistón 50, el pistón 50 se mueve hacia abajo lo suficiente para contactar y mover el sello de fluido presurizado 66 para ocasionar que la cá mara de freno 38 comunique con el fluido presurizado como una función de un tamaño de la abertura entre el punto 70 y el sello de fluido presurizado 66. A medida que la válvula de freno es liberada, el fluido presurizado es liberado desde el lado de control 56 dei pistón 50 a través del puerto de control 16 de válvula de solenoide. Cuando se desea controlar el aire presurizado suministrado hacia la cámara de freno 38 de una manera que no es proporcional a una cantidad en que es presionada la válvula de freno 32 (por ejemplo, cuando se activa un sistema de control tal como un sistema de frenado anti-bioqueo (ABS)), el suministro de la presión de control hacia la válvula relé 14 es regulado por medio de la activación y desactivación del soíenoide 24. La ECU 40 controla la activación y desactivación del soienoide 24 de acuerdo con un modelo predeterminado. En una modalidad, el modelo es almacenado internamente en la ECU 40 e indica que el solenoide 24 sea activado y desactivado de manera alternada.

Con referencia a ia s FI G U RAS 1 y 2 , se ilustra un primer diagrama de sincronización (curve) 82 de una presión de control suministrada al lado de control 56 dei pistón de relé 50 , cuando el solenoide es operado de acuerdo con el modelo de control en una modalidad de la presente invención. Un segundo diagrama de sincronización (curve) 84 ilustra la presión suministrada desde el puerto de suministro de válvula relé 74 hacia el activador 38 , cu ando el solenoíde es operado de acuerdo con el modelo de control. El ciclo de presión (sumini stro) 84 en el modelo de control de acuerdo con una modalidad de la presente invención incluye un primer período de aplicación de presión 86, un primer período de liberación de presión 88 , un primer período de retención de presión estable 90 , un seg undo período de apl icación de presión 92, un período de retención de presión en incremento 94, un segundo período de liberación de presión 96, y un segundo período de retención de presión estable 98. Un tercer diagram a de sincronización (curva) 100 ilustra la activación y desactivación (desenergizado) del solenoide 24 durante los diferentes períodos 86 , 88, 90, 92, 94, 96 , 98. En una modalidad, el modelo de control es almacenado en la EC U 40 y es designado para controlar el solenoide 24 y el activador 38 du ra nte un evento ABS. Sin embargo, se comprende que también están con siderados otros modelos de control, para producir otros diagra mas de sincronización y su ministro de aire presurizado para otros propósitos. Para mayor simplicidad, no se muestra la velocidad de rueda a propiada de la rueda controlada por ABS . Sin emba rgo , se com prende que existe una correlación entre la velocidad de la rueda y los períodos de presión antes descritos. La presión de freno es liberada en el activador de freno adecuado (cámara) cuando la rueda controlada es frenada en exceso y tiende a bloquearse. La presión de freno es sostenida cuando la velocidad de la rueda está recuperándose a partir de Ja tendencia al bloqueo. Si la rueda se recupera y se cierra a la velocidad de! vehículo, la presión de freno se acumula de nuevo para lograr el rendimiento de frenado óptimo y la estabilidad de la rueda. La FIGU RA 6, la cual se describe con mayor detalle a continuación , ilustra una velocidad de rueda y una presión de freno de reacción correspondiente. Du rante u n evento cuando el solenoide es operado de acuerdo con el modelo de control, la EC U 40 desenergiza el solenoide 24 dura nte el primer período 86 y, por lo tanto, se abre el puerto de control 16. La presión de control , la cual es regulada como una función de que tanta presión aplica el conductor a la válvu la de fren o 32 , se acumula a través del puerto de control abierto 16 y pasa hacia el lado de control 56 del pistón de vá lvula relé 50. Cuando la presión en el lado de control 56 de la válvula relé 14 ejerce una fuerza suficientemente grande para superar la desviación creada por el resorte 58, el pistón de relé 50 empieza a moverse hacia a bajo. Si la presión en el lado de control 56 de la vá lvula relé 14 es lo suficientemente grande pa ra mover el pistón de relé 50 de manera que el punto 80 acopla de manera sellada y mueve ei sello 66 ha ci a abajo , la presión de suministro pasa desde el volu men de almacena miento 34 hacia la cámara de freno 38 como una función de el ta ma ño de la abertura. Por lo tanto, la presión in la cáma ra de freno 38 es proporcional a la presión en el puerto de control 16 de la válvu la de solenoide. Se comprende que hay un retraso entre los cambios en la presión en el puerto de control 16 y un cambio correspondiente en la presión en el puerto de suministro 74 de la válvula relé 14. El retraso es debido a la histéresis de la válvula relé . Durante el periodo 88, el medio de conmutación 24 es energizado. Por lo tanto, la presión en el lado de control 56 del pistón 50 es descargada a través del pasaje 52. Durante el período 90, se req uiere una fase de retención de presión y el solenoide 24 es energizado y desenergizado por la EC U 40 de acuerdo con el modelo de control almacenado interna mente. A través de la activación alternada de! solenoide 24 entre ias fases de acumulación y descarga en un ciclo de trabajo determinado , una presión de control impulsada hacia arriba y hacia abajo se acumula en ei lado de control 56 dei pistón 50. Sin em bargo debido a la histéresis y la respuesta lenta del pistón 50, la posición resultante del pi stón 50 es determinada como el promedio de la presión mod ulada en el lado de control 56 del pistón . En este sentido , la presión modulada en el lado de control de! pistón 50 es cuas?-filtrada y n ivelada por la histéresis y además, la presión de cámara de freno resulta nte 38 es proporcional a la presión promedio (sin ningún oscilación excesiva) en el lado de control 56. Para lograr una fa se de retención (por ejemplo, durante el período 90) , la frecuencia y los porcentajes de la relación del ciclo de trabajo de energización y desenergización alternadas del solenoide 24 son constantes. Durante el período 92 , el solenoide 24 es desenergizado y la presión de suministro se acumula de una manera similar a aquella dura nte el período 86. Durante el período 94, la ECU 40 energiza y desenergiza de nuevo de manera alternada el solenoide para obtener una reacción y respuesta similares a las . antes descritas para el período 90. Aunque la frecuencia de la activación alternada del solenoide 24 es la mis ma q ue en el período 90, la relación de! ciclo de trabajo es ligeramente diferente (por ejemplo, reducida) por la EC U 40 durante el período 94. La disminución de la relación del ciclo de trabajo por una frecuencia constante representa el cambio de la relación de tiempo energizado a desenergízado de tal manera que se logra un promedio su perior de la presión en el lado de control 56. En consecuencia , la presión en el puerto de suministro 74 se incrementa de una manera proporcional. Durante el período 96, el soíeno?de 24 es energizado para resultar en una declinación simila r en la presión en e! puerto de su ministro 74 como se logra en el período 88. Durante el período 98, el solenoide 24 es energizado y desenergizado para resultar en una retención similar en la presión en el puerto de su ministro 74 como se logra en el período 90.

Con referencia a las FI GU RAS 1 y 3, una gráfica 1 1 0 ilustra la relación de! ciclo de trabajo (eje x) para una presión de suministro dedicada (eje y) en dependencia con la presión de control variable. El diagrama como se muestra está basado en datos experimentales. La relación del ciclo de trabajo en % está definida como F = (TE / TE + TB)* 100 en donde TE = Tiempo de Descarga (el solenoide 24 es energizado para liberación de presión) y TB = Tiempo de Acumulación (el solenoide 24 no es energizado y se acumula la presión). La frecuencia del período de ciclo de trabajo es / = 1 / TE + TB y está determ inada por el límite en el extreme inferior de una fluctuación aceptable en la presión de suministro y en el extremo superio r de l a terminación o vida útil del soienoide mismo. El tiempo de reacción y la histéresis del soíenoide 24 y pistón de relé 50 también determinan la frecuencia de extremo inferior. La frecuencia en la gráfica ilustrada 1 10 es 25 Hz. Una frecuencia inferior proporciona una presión de suministro más semejante a inda y una mayor frecuencia incremente el número de activaciones del soienoide y, en consecuencia, disminuye la vida útil del solenoide. Sin embargo, se comprenderá que también están considerados otros diseños de solenoide y/o válvula relé que requieren diferentes rangos de frecuencia posibles. De acuerdo con la gráfica 1 10, una presión deseada puede ser suministrada al puerto de suministro 74 con una relación del ciclo de trabajo particular de la activación del soíeno?de 24 para una presión de control determinada . La frecuencia en este caso a parti r de la activación y desactivación del solenoide 24 es constante y solamente varía la longitud (porcentaje) de las fases energizadas (TE) para la longitud de la fase no energizada (TB). Como un ejemplo, la gráfica 110 ilustra que para una presión de control determinada de 80 psi una presión deseada de 39 psi es suministrada con un 60% de la relación del ciclo de trabajo de la activación del solenoide 24. Dicho con otras palabras, 60% de! tiempo TE + TB el soíenoide está energizado (por ejemplo, en el modo de liberación de presión) y 40% del tiempo Tg+ TB el solenoide no está energizado (por ejemplo, se acumula la presión). Con la misma relación del ciclo de trabajo de 60% una presión de 60 psi es suministrada con un valor de presión de control de 120-psi. Al igual que la gráfica 1 10, una gráfica 1 12 mostrada en la FIGU RA 4 ilustra la relación del ciclo de trabajo F (eje x) a la presión de suministro dedicada (eje y) en dependencia con la presión de control variable. Sin embargo, en tanto que la gráfica 1 10 mostrada en la FIGURA 3 se basa en datos experimentales, la gráfica 1 12 mostrada en la FIGURA 4 se basa en un programa de base matemática que considera el comportamiento físico de la acumulación y liberación de presión. U n modelo simplificado de datos de ciclo de trabajo se deriva a partir de las siguientes fórmulas matemáticas: La velocidad de cambio de presión generalizada es para la presión creciente: djL ?bV(Pc - P) dt y d_p_ = K (p) para la presión decreciente. KB y E son dt constantes para modelar la entrada de control de restricción para el volumen de control y volumen de control hacia la atmósfera . Para cambios menores en tiempo, el cambio en la presión de volumen de control (p) puede ser aproximado por expansión de primer orden. Para el caso no energizado nominal, , un incremento para cualquier presión de volumen de control p es: ?pB = dp_ (p) TE TB = Tiempo de Acumulación dt Para el caso energizado, la disminución en la presión de volumen de control es: ?pE = d?_ (p) TE TE = Tiempo de Descarga dt Selección de Ciclo de Trabajo En tanto que el ancho de impulse modula el solenoide, el ciclo de trabajo F está definido como TF . La presión promedio dentro del volumen de control como TE + TB una función de F puede encontra rse al resolver p ya que el nivel de presión de estado estable es la presión en donde se cancelan de manera efectiva ias fases de acum ulación y descarga .

KbV(P0 - p)(1 - F) = KbV(p)(f) Comparando esta característica con los datos experimentales se puede determinar la relación adecuada. Las constantes exactas no son necesarias a menos que se necesite el análisis trans itorio.

Selección de Período La selección del período PWM, TE+TB, determina la cantidad d e fluctuación observada en el volumen de control. Ya que ?pB = ?pE a cualquier presión de volumen de control de estado estable p, ei ca m bio pico a pico es igua l a dp_ (p)* TB = dp (P) * TE dt dt Ei Incremento del período PWM mientras se mantiene el mismo ciclo de trabajo incrementa el término de fluctuación hasta que la expansión de primer orden ya no es válida . La disminución del período PWM muestra que la fl uctuación puede ser forzada ha cia cero con la única li mitación físi ca que es el tiempo muerto del solenoide mismo. De manera común , el volu men de carga controlado por el relé tiene una respuesta dinámica significativamente inferior que el volumen de control ya que típicamente es mucho más gra nde. Por l o tanto, el período PWM puede ser determinado de manera experimental dependiendo de los requerimientos de fluctuación de ¡a presión de carga. Este modelo matemático simple como se muestra en la FI G U RA 4 muestra ser constante con los datos experimentales como se m uestra en la FiG U RA 3. Eí modelo de ía FI G U RA 4 muestra alguna discrepa ncias en el extreme superior del eje de ciclo de trabajo. Sin embargo, estas diferencias se pueden atribuir a la aproximación a! ancho de banda de respuesta dei solenoide response según se reduzca al m ínimo o se aumente al máximo el tiempo energizado. Las FI GU RAS 3 y 4 ilustran la presión de suministro que es una función de la relación de! ciclo de trabajo y la presión de control . Sin em bargo , no siempre se conoce ía presión de control como es suministrada desde la válvula de freno operada por ei conductor. Por ejemplo , el control es desconocido durante la petición del conductor al a plicar la válvula de freno operada por el pie durante el frenado normal y ta mbién durante un evento ABS. Este impedimento se puede eliminar con ei uso de un programa de estimación de presión 120, el cual se ilustra en la FIG U RA 5. El programa de estimación de p resión 120 está activo solamente durante un evento ABS cuando la presión de freno necesita ser ajustada por la válvula reté controlada por solenoide 14. El programa calcula la presión objetivo de acumulación para el ciclo de velocidad de rueda subsecuente de cada rueda controlada por ABS individua!. Si ía presión real en ei siguiente ciclo de velocidad de rueda es diferente de la presión de objetivo estimada previa, el programa hace ajustes para el siguiente ciclo de velocidad de rueda . Con este método de estimación de presión, la presión de control desconocida es temada en consideración de forma automática. Como se Ilustra en el diagrama de flujo 120 en la FIGU RA 5, el programa de estimación de presión inicia con una petición de presión (Pstap) ya que la mitad de la presión de freno posible máxima (pmax) . max es el nivel de presión del depósito de aire y de manera común de aproximadamente 120 psi. Ya que no hay información disponible del nivel de presión real cuando el primer solenoide es activado, iniciando con la primera estimación de presión ya que la mitad dei nivel de presión máxima es un compromiso para encontrar el nivel de presión correcto. A partir del primer ciclo de liberación asociado con cada comando de activación eléctrica del solenoide apropiado, un nivel de presión adecuado en tiempo es sustraído cuando está en el modo de liberación (?pret) y agregado cuando está en eí modo de acumulación (incremento) (?pup). El valor ?p es calculado con una fórmula que considera el comportamiento físico del aire comprimido cuando es liberado y posteriormente se acumula de nuevo e incluye la dependencia de! gradiente de presión para e! nivei de presión y también el tiempo de activación de las válvulas moduladoras controladas por solenoide. Se utilizan diferentes factores ?p para la liberación de presión (?prel) y para el incremento de presión (?pup) . El nuevo nivei de presión de freno estimado pnew se incrementa (Poíd + PuP) durante ía siguiente fase de acumulación de presión si la presión de freno real alcanzó un nivel superior al estimado. El nuevo nivel de presión estimado pnßw es disminuido (p0?d - pre?) durante la siguiente fase de acumulación de presión si la presión de freno real alcanzó un nivel inferior al estimado. La lectura de medición para la correlación del nivel de presión estimado para el nivel de presión real es el tiempo de activación del solenoíde. Ei tiempo de activación dei solenoide es contado en cada ciclo de rueda para liberación de presión y para acumulación de presión. El método de aproximación de presión en la FIGURA 5 permite una estimación precisa relativa del nivel de presión instantáneo durante un evento ABS. La FIGURA 6 muestra un diagrama de sincronización 130 que ilustra la posibilidad de control de presión avanzado y su velocidad de rueda apropiada cuando eí modelo de control como se describió en una modalidad de la presente invención opera el solenoide 132 en comparación al control de dos solenoides en la técnica anterior 134.

El control de presión característico en un evento ABS es para responder a una rueda frenada en exceso con una liberación de presión , esperando con una retención de presión cuando se está recuperando la velocidad de rueda y la presión de acumulación de nuevo logra un rendimiento de freno óptimo. Con ei retraso de tiempo entre la presión de control y de suministro y la respuesta lenta del pistón de relé, la precisión del control de presión es limitada cuando una válvula relé es controlada con dos solenoides. Esta desventaja es sustancialmente eliminada cuando el soienoide es operado con el . modelo de control en una modalidad de la presente invención (de manera especial durante las etapas de retención y acumulación lenta de presión). Ei control de solenoide de ía presente invención puede mantenerse en cada nivel de presión y puede reducir la acumulación de presión sin ningún sobreimpuiso de presión. Este comportamiento de control de presión diferente se basa en la demanda de objetivo de control individual de ambas disposiciones de solenoide. El modelo de control en una modalidad de ía presente invención controla la presión de soienoide con la elección del valor de la presión de suministro. El uso combinado del programa de estimación de presión como se describe en ía FIGURA 5 en conjunción con el programa de cálculo del ciclo de trabajo como se describe en la FIGU RA 3 y/o la FIGURA 4 permite que se logre una presión de freno deseada según se solicita. El área sombreada entre los dos trazos de presión en la FIGU RA 6 ilustra la diferencia entre el método de control de presión en una modalidad de la presente invención (línea punteada) y el método de la técnica anterior que incorpora una pluralidad de solenoides (línea sólida). El área a ilustra la diferencia cuando se requiere una etapa de retención en un menor nivel de presión. Las dos válvulas relé controladas por sotenoide usualmente liberarán la presión por completo. Esto se debe a que la presión de control conduce la presión de suministro. La presión de control puede ser completamente descargada en tanto que la presión de suministro está en el valor de presión adecuado en base al comportamiento de velocidad de la rueda observado por la ECU. Una vez que la presión de control es completamente descargada, la presión de suministro continuará disminuyendo hasta que sea descargada por complete incluso si la ECU está demandando que el sistema se mantenga a una presión determinada. Es difícil mantener una presión reducida en el suministro después de que se ha indicado la descarga. A diferencia del sistema con dos soienoides, el control de solenoide individual se dirige a un valor de presión de retención deseado. Como se muestra en ei período 90 en la FiGURA 2, el solenoide activado de manera intermitente 24 con la relación apropiada del ciclo de trabajo supera y compensa eí retraso de presión entre la presión de control y la de suministro. La misma situación es cierta en ias etapas de presión de acumulación como se muestra en ei área b. Para evitar el sobreimpuiso de! valor de presión de suministro, las dos válvula s relé controladas por solenoide de la técnica anterior solamente pueden aproximarse a la presión de objetivo de una forma de etapa por etapa . En consecuencia, el frenado deficiente puede resultar en el inicio dei ciclo de freno y el frenado excesivo puede resultar en la terminación dei ciclo de freno. El solenoide individua! con la característica cuas?-lineat de la relación dei ciclo de trabajo a la presión de suministro, por otra parte, es capaz de cambiar el grado de presión de retención de un grado de etapa a un grado plano de una manera uniforme y constante solamente cambiando el ciclo de trabajo de la manera apropiada. Ei sofenoíde individual, cuando es operado con el modelo de control en una modalidad de la presente invención, produce un control de presión más preciso cuando se compara con ei control de dos solenoides de la técnica anterior. Posee también la capacidad de proporcionar un óptimo rendimiento de control. La presión de suministro puede estar en la presión óptima durante un mayor tiempo a lo largo del evento de control. Como se muestra en la FIGURA 6 con la línea de presión punteada como se marca con d, el grado de presión de acumulación plano con el control de soíenoide individual está en un nivel promedio más elevado y se extiende contra la presión controlada por dos solenoides como se muestra con la línea sólida. Con esta extensión, la velocidad de rueda apropiada puede sostenerse durante más tiempo en el rango de mejor frenado y de mejor velocidad e estabilidad (marcado como e). Junto con esta mejora de rendimiento se logra una menor frecuencia de ciclo de control lo cual resulta también en menor consumo de aire.

La FIGU RA 7 ilustra una gráfica de presión de control 140 junto con una gráfica 142 que muestra una presión de suministro en forma de diente de sierra, y una gráfica 144 que muestra las etapas de activación de soienoide. Las gráficas 140, 142, 144 de la FIGURA 7 demuestran la capacidad de control de una válvula relé controlada por solenoide individual como se muestra en la FIGURA 1 . Este ejemplo práctico del modelo de control en una modalidad de la presente invención puede utilizarse en una línea de ensamble para colocar las piezas de producción en su lugar. En tanto que se ha ilustrado la presente invención mediante la descripción de las modalidades de la misma, y en tanto que las modalidades han sido descritas con detalle considerable, no es la intención de los solicitantes restringir o en forma alguna limitar el alcance de ias reivindicaciones anexas a dicho detalle. Aquellos con experiencia en la técnica idearán ventajas y modificaciones adicionales. Por lo tanto, la invención, en sus aspectos más amplios, no está limitada a ios detalles específicos, el aparato representativo, y los ejemplos ilustrativos mostrados y descritos. En consecuencia, se pueden hacer desviaciones de estos detalles sin apartarse del espíritu o alcance del concepto inventivo genera! de los solicitantes.

Claims

REIVI N DICACIONES

1 . U n sistema de control de presión para suministrar aire presurizado hacia un activador de presión para lograr una respuesta de presión deseada, que comprende: una válvula relé controlada por presión de aire para suministrar el aire presurizado hacia el activador de presión; un solenoide que recibe una presión de entrada de control variable y que suministra la presión de entrada de control hacia la válvula relé como una función de un estado de! solenoide; y una ECU para controlar ei solenoide de acuerdo con u n modelo de control para suministra r eí aire presurizado hacía ei activador de presión para lograr la respuesta de presión deseada .

2. El sistema de control de presión de conformidad con ia reivindicación 1 , caracterizado porque: la válvula relé incluye un pistón, el aire presurizado que es sumin istrado hacia ei activador de presión como una función de una posición d e! pistón; y la presión de entrada de control se acumula en un lado de control del pistón como una función del estado del solenoide.

3. El sistema de control de presión de conformidad con la reivi ndicación 2 , caracterizado porque: la presión de entrada de control se acumu la en eí l ado de control de! pistón cuando el soten oide está en un primer estado; y ia presión de entrada de control es descarga da cuando el solenoide está en un segundo estado.

4. El sistema de control de presió n de conformidad con la reivindicación 2 , caracterizado porque: Los estados del solenoide son conmutados alternada mente por la ECU ; el pistón es colocado dentro de la válvula relé como una función de un promedio de la presión de entrada de control prod ucida por la alteración dei soleno?de y u na histéresis del pistón .

5. El sistema de control de presión de conformidad con ia reivindicación 4, caracterizado porque: ia presión de entrada de control producida por la alteración de! solenoide y !a histéresis dei pistón mantiene la posición dei pistón sustancial mente constante; y la posición sustancialmente constante de! pistón produce un suministro sustancialmente constante del aire presurizado hacia el activador de presión .

6. El sistema de control de presión de conformidad con ia reivindicación 4, caracterizado porque la colocación del pistón se fija como una fu nción de un ciclo de trabajo del soíenoide alternante.

7. El sistema de control de presión de conformidad con la reivindicación 4, caracterizado porque un suministro sustancialmente constante del aire presurizado hacia el activador de presión cam bia linealmente como una función de un ciclo de trabajo del soienoíde alternante.

8. U n sistema de frenado antibloqueo , que comprende: u na válvula relé para suministrar aire presur?zado pa ra un activador de freno; un medio de conmutación que recibe una presión de entrada de control variable y que sum inistra ia presión de entrada de contro! hacia la válvula relé como una función de una posición del medio de conmutación ; y una ECU para controlar el medio de conmutación de acuerdo con un modelo de control para sum inistrar el aire presurizado h acia el activador de freno para lograr una respuesta de frenado antibloqueo .

9. El sistema de frenado antibloqueo de conformidad con ia reivindicación 8, caracterizado porque el medio de conmutación es un soienoide individual.

10. Eí sistema de frenado antibloqueo de conformidad con la reivindicación 8 , caracterizado porque eí solenoide incluye: un núcleo conmutable entre una primera posición y u na segunda posición, la presión de control que se acumula en un pistón de la válvula relé cuando el núcleo está en la primera posición y que es desca rgada cuando el núcleo está en ía segunda posición . 1 1 . Ei sistema de frenado ant?bloqueo de conformidad con la reivindicación 1 0, caracterizado porque: el modelo de control ocasiona que la EC U mueva el núcleo entre las dos posiciones en una frecuencia predeterminada; y el aire presu rizado sumin istrado hacia el activador de freno es retenido de manera sustancialmente constante como una función de un promedio de las presiones aplicadas al pistón cuando el núcleo se mueve entre las dos posicion es. 12. El sistema de frenado antíbfoqueo de conformidad con ia reivindicación 1 1 , caracterizado porque: el aire presurizado suministrado hacia el activador de freno se mantiene sustancialmente constante como una función de una histéresis del pistón. 13. El sistema de frenado antibloqueo de conformidad con ia reivindicación 1 1 , caracterizado porque: el aire presurizado suministrado hacia el activador de fren o cambia de manera lineal como una función de la frecuencia a ia que el núcleo se m ueve entre las dos posiciones. 14. U n método para suministrar aire presurizado hacia una cámara de freno para lograr una respuesta de frenado deseada , el método que comprende: recibir una presión de entrada de control variable dentro de un solenoide; controlar el solenoide para operar entre dos estados de acuerdo con un modelo de control; suministrar ia presión de entrada de contro! a u na válvula relé como una función de! estado del solepoide; y suministrar el aire presurizado hacia la cámara de freno a través de la válvula reté como una función de ia presión de entrada de contro! en ia válvula relé. 1 5. El método para suministrar aire presurizado hacia una cámara de freno de conformidad con ía reivindicación 14, que incluye además: mover un pistón hacía una posición en la válvula relé de acuerdo con un promedio de ia presión de entrada de contro! en !a válvula relé. 16. El método para suministrar aire presurizado hacia una cámara de freno de conformidad con ía reivindicación 15, caracterizado porque el suministro de aire presurizado hacia la cámara de freno incluye: suministrar el aire presurizado hacia la cámara de freno como una función de ía posición del pistón en ia válvula relé. 17. El método para suministrar aire presurizado hacia una cámara de freno de conformidad con ia reivindicación 16, que incluye además: fijar un ciclo de trabajo del solenoide, una posición susíanciaimente constante del pistón que se fija como una función del ciclo de trabajo y una hístéresís dei pistón. 18. Eí método para suministrar aire presurizado hacia una cámara de freno de conformidad con la reivindicación 17, que incluye además: variar el ciclo de trabajo dei soienoide, ia posición sustancialmente constante del pistón que cambia iinealmente como una función de la variación del ciclo de trabajo. 19. Ei método para suministrar aire presurizado hacia una cámara de freno de conformidad con la reivindicación 14, que incluye además: activar una ECU de acuerdo con el modelo de control para fijar el soleno?de en uno de los estados. 20. El método para suministrar aire presurizado hacia una cámara de freno de conformidad con la reivindicación 14, que incluye además: fijar un ciclo de trabajo de! solenoide. un suministro sustanciaimente constante del aire presurizado hacia ia cámara de freno que se fija como una función del ciclo de trabajo. 21. Un sistema de control de presión para suministrar aire presurizado hacia un activador de presión para lograr una respuesta de presión deseada, que comprende: una válvula relé controlada por presión de aire para suministrar el aire presurizado hacia el activador de presión; un solenoide que recibe una presión de entrada de control variable y que suministra la presión de entrada de control hacia la válvula de relé como una función de un estado del soienoide; y medios para controlar eí soienoide de acuerdo con un modelo de control para suministrar el aire presurizado hacia ei activador de presión para lograr ía respuesta de presión deseada. 22. El sistema de control de presión de conformidad con la reivindicación 21 , caracterizado porque ei medio de control es una unidad de control electrónica. 23. El sistema de control de presión de conformidad con la reivindicación 21 , caracterizado porque ei medio de contro! ocasiona que el solenoide se active de manera alternada cuando la respuesta de presión deseada es una presión sustanc?aimente constante. 24. El sistema de control de presión de conformidad con ia reivindicación 23, caracterizado porque un suministro sustancialmente constante dei aire presurizado hacia ei activador de presión cambia linealmente como una función de un ciclo de trabajo del solenoide alternante. 25. Una unidad de control electrónica, que comprende: un conector que comunica eléctricamente con un medio de conmutación, el cual es energizado como una función de una señal de control transmitida a través de! conector para controlar un fluido presurizado suministrado hacia un activador de presión por medio de una válvula relé; y un modelo de control determinado como una función de una histéresis de la válvula relé, eí medio de conmutación que es energizado como una función del modelo de control. 26. La unidad de control electrónica de conformidad con ia reivindicación 25, caracterizada porque un ciclo de trabajo de! medio de conmutación interactúa con la h?stéres?s de la válvula relé para retener la válvula relé en una posición sustanciaímente fija, el fluido presurizado en el activador que es controlado como una función de un movimiento de la válvula relé. 27. La unidad de control electrónica de conformidad con la reivindicación 26, caracterizada porque ei modelo de control ocasiona que ei medio de conmutación sea activado de acuerdo con un ciclo de trabajo predeterminado para retener el fluido presurizado en el activador. 28. La unidad de control electrónica de conformidad con la reivindicación 26, caracterizada porque la posición de ía válvula relé es determinada también como una función de una presión de control, la cual es fijada como una función de un pedal de freno en un vehículo. 29. La unidad de control electrónica de conformidad con la reivindicación 25, caracterizada porque eí modelo de control es determinado co o una función de una presión de control en la válvula relé. 30. La unidad de control electrónica de conformidad con la reivindicación 25, caracterizada porque ei modelo de control controla la activación dei medio de conmutación durante un evento ABS.