DE102009027337B4

DE102009027337B4 - Verfahren zum Schätzen des in einem Kraftfahrzeug-Bremskraftverstärker herrschenden Unterdrucks sowie Stopp-Start-Steuereinrichtung

Info

Publication number: DE102009027337B4
Application number: DE102009027337.9A
Authority: DE
Inventors: Lucian Lippok
Original assignee: Ford Global Technologies LLC
Current assignee: Ford Global Technologies LLC
Priority date: 2009-06-30
Filing date: 2009-06-30
Publication date: 2017-03-23
Anticipated expiration: 2029-07-01
Also published as: US8989992B2; DE102009027337A1; CN101934793B; US20100332097A1; CN101934793A

Abstract

Verfahren zum Schätzen des in einem Kraftfahrzeug-Bremskraftverstärker herrschenden Unterdrucks (30) anhand des in einem Hauptbremszylinder herrschenden Hydraulikdrucks (24) und der aktuellen Motordrehzahl (26), dadurch gekennzeichnet, dass der Unterdruck (30) allein auf Basis des im Hauptbremszylinder herrschenden Hydraulikdrucks (24) und der aktuellen Motordrehzahl (26) geschätzt wird.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Schätzen des in einem Kraftfahrzeug-Bremskraftverstärker herrschenden Unterdrucks sowie eine Stopp-Start-Steuereinrichtung für ein Kraftfahrzeug gemäß den Oberbegriffen der unabhängigen Patentansprüche.
Bei Kraftfahrzeugen mit Stopp-Start-Automatik kann der Verbrennungsmotor automatisch gestoppt, d. h. abgeschaltet werden, wenn keine Vortriebsleistung benötigt wird (z. B. beim Warten vor einer Ampel), und automatisch neu gestartet, d. h. angelassen werden, wenn der Fahrer wieder Vortriebsleistung verlangt. Ein derartiger Stopp-Start-Betrieb vermindert den Kraftstoffverbrauch und die Geräuschemissionen.
Bei Kraftfahrzeugen mit Unterdruck-Bremskraftverstärker und Stopp-Start-Automatik muß der im Bremskraftverstärker herrschende Unterdruck überwacht werden, um sicherzustellen, dass stets genügend Bremshilfskraft zur Verfügung steht. Wenn der Verbrennungsmotor nicht läuft, wird kein Unterdruck erzeugt. Wenn der Fahrer in dieser Situation die Bremse betätigt, vermindert sich der Unterdruck schnell bis zu einem Wert, bei dem die Bremshilfskraft unzureichend ist. Dies ist nicht nur aus Sicherheitsgründen unerwünscht, sondern auch vor dem Hintergrund, dass der Fahrer Auswirkungen der Stopp-Start-Automatik möglichst nicht bemerken soll.
Um den Verbrennungsmotor rechtzeitig neu starten zu können, könnte man einen Unterdrucksensor am Bremskraftverstärker vorsehen und den aktuellen Unterdruckwert mit einem Schwellenwert vergleichen, wobei der Verbrennungsmotor neu gestartet würde, wenn der Unterdruckwert den Schwellenwert unterschreitet. Ein derartiger Sensor bedeutet jedoch zusätzlichen Hardwareaufwand.
Eine einfache, aber auch sehr ungenaue Alternative hierzu bestünde darin, die Bremspedalbetätigungen zu zählen, und mit einem Schwellenwert zu vergleichen.
Aus der US 2003/0 177 822 A1 ist ein Verfahren zum Schätzen des in einem Kraftfahrzeug-Bremskraftverstärker herrschenden Unterdrucks gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 bekannt, welches ohne einen Unterdrucksensor am Bremskraftverstärker auskommt. Eine Schätzung des Unterdrucks erfolgt auf Basis des im Hauptbremszylinder herrschenden Hydraulikdrucks – nachfolgend vereinfacht Bremsdruck genannt – und des im Ansaugkrümmer herrschenden Drucks, welcher mittels der Messgrößen Abgasrückführungsrate, Luftmassenstrom und aktuelle Motordrehzahl geschätzt wird.
Aus der EP 1 270 308 A2 ist eine Stopp-Start-Steuereinrichtung gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 7 bekannt, welche ohne einen Unterdrucksensor am Bremskraftverstärker auskommt. Eine Schätzung des Unterdrucks erfolgt auf Basis des im Hauptbremszylinder herrschenden Hydraulikdrucks, des im Ansaugkrümmer herrschenden Drucks sowie des Betrages, um den das Bremspedal niedergedrückt ist.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine einfachere und dennoch genaue Schätzung des aktuellen Unterdrucks im Bremskraftverstärker mit möglichst geringem Hardwareaufwand zu ermöglichen.
Diese Aufgabe wird bei einem gattungsgemäßen Verfahren sowie einer gattungsgemäßen Stopp-Start-Steuereinrichtung durch die kennzeichnenden Merkmale der unabhängigen Patentansprüche gelöst.
Ein Bremsdrucksensor ist heutzutage in der Regel bereits vorhanden, etwa bei Kraftfahrzeugen mit ESP (Elektronisches Stabilitätsprogramm), ebenso ein elektronischer Drehzahlmesser. Daher erfordert die Realisierung der Erfindung in einem derartigen Kraftfahrzeug keinerlei zusätzliche Hardware, sondern kann allein softwaremäßig realisiert werden. Somit kann auf äußerst einfache Weise die Stillstandszeit des Verbrennungsmotors optimiert und damit der Kraftstoffverbrauch minimiert werden.
Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Patentansprüchen beschrieben.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnung beispielhaft näher erläutert.
Die einzige Figur zeigt ein Simulink-Diagramm eines Verfahrens zum Schätzen des in einem Kraftfahrzeug-Bremskraftverstärker herrschenden Unterdrucks anhand des Bremsdrucks und der aktuellen Motordrehzahl. Simulink ist eine eingetragene Marke der The MathWorks, Inc.
Wesentliche Eingangssignale sind der hydraulische Bremsdruck 24 sowie die aktuelle Motordrehzahl 26. Außerdem geht noch ein sog. Bremsdruck-Güteflag 28 ein.
Anhand des gemessenen hydraulischen Bremsdrucks 24 einerseits und der gemessenen Motordrehzahl andererseits wird die aktuelle Unterdruckverlustrate sowie die durch motordrehzahlabhängige Pumpvorgänge erzeugte Vakuumerzeugungsrate abgeschätzt und in einem Integrierglied 14 zu einem Unterdruckschätzwert 30 aufintegriert, der letztlich die Hauptausgangsgröße des vorliegenden Algorithmus darstellt.
Hierzu wird der aktuelle Wert des in einem Hauptbremszylinder eines Kraftfahrzeugs herrschenden Hydraulikdrucks einem Funktionsblock 2 zugeführt, in dem der Hydraulikdruckwert anhand einer im Voraus gespeicherten Nachschlagetabelle in einen der jeweiligen Bremskraftverstärkung (die wiederum ein Maß für den Vakuumverbrauch ist) entsprechenden Wert umgewandelt wird. Die Tabelle in Funktionsblock 2 ist im Ausführungsbeispiel zweidimensional ausgebildet, wobei neben dem Hydraulikdruck auch der abgeschätzte Unterdruckschätzwert 30 als weiterer Parameter quasi rückgekoppelt eingeht, um druckabhängige Effekte der Bremskraftverstärkung zu berücksichtigen.
Der gemessene Hydraulikdruckwert 24 wird vorher noch einem Filterglied 12 zwecks Signalglättung zugeführt. Mittels eines Differenzierglieds 16 wird sodann die Änderungsrate des gefilterten Hydraulikdruckwerts bestimmt. In den Funktionsblöcken 18 wird sodann entschieden, ob die Änderungsrate positiv oder negativ ist. Bei positiver Änderungsrate (Bremspedal wird betätigt, Bremsdruck nimmt zu) wird diese mit aus dem Tabellenspeicher 2 ausgegebenen Wert multipliziert und über den Addierer 20 das auf den Integrierer 14 gegeben und dort aufintegriert.
Ist die Änderungsrate dagegen negativ (Bremspedal wird gelöst, Bremsdruck nimmt ab), wird die Änderungsrate in einem Block 6 mit einem konstanten negativen Faktor K multipliziert und dieser Wert über den Addierer 20 dem Integrator 14 zugeführt.
Ferner wird der aktuelle Wert der Motordrehzahl 26 einem Funktionsblock 4 zugeführt, in dem der Motordrehzahlwert 26 anhand einer im Voraus gespeicherten Nachschlagetabelle in einen dem drehzahlbasierten Wiederladeverhalten einer Unterdruckpumpe des Bremssystems entsprechenden Wert umgesetzt wird.
Diese Nachschlagetabelle in Funktionsblock 4 ist ebenfalls im Ausführungsbeispiel zweidimensional ausgebildet und berücksichtigt (wie die Bremskraftverstärkungstabelle 2) auch noch den ermittelten Unterdruckschätzwert, womit insbesondere Sättigungseffekte bei dem Erreichen eines Minimaldrucks berücksichtigt werden.
Dieser aus der Tabelle erhaltene Wert wird dann noch abhängig von dem gefilterten hydraulischen Bremsdruck gemäß einer vorgegebenen Kennlinie 10 in einem Multiplikator 20 modifiziert.
Der so erhaltene Wert wird über den Addierer 20 dem Integrierer 14 mit gegenüber den Vakuumverlusten umgekehrtem Vorzeichen zugeführt, so dass der Integrierer 14 letztlich den Unterdruck anhand der positiven und negativen Änderungsraten bilanziert. Der Wert des Integrierers wird dann als Unterdruckschätzwert 30 ausgegeben.
Ferner wird der sog. Aussteuerpunkt (”run out”) des Bremskraftverstärkers berücksichtigt. Dieser Begriff bezeichnet den Punkt bei der Bremspedalbetätigung, ab dem keine zusätzliche Bremshilfskraft zur Verfügung steht und eine weitere Pedaldruckzunahme nicht mehr verstärkt wird. In diesem Zustand ist der Unterdruckverbrauch geringer (= Null), was in dem Schätzmodell berücksichtigt wird.
Insbesondere wird bei Erreichen des Aussteuerpunktes, was in einem Vergleichsblock erfolgt, die geschätzte Abnahme des Unterdrucks in Block 22 auf null gesetzt. Ferner wird der momentane aktuelle Aussteuerpunkt (Druckwert) 32 ausgegeben, der im Rahmen einer übergeordneten Steuerungslogik neben dem Unterdruckschätzwert ein separates Kriterium für die Start-/Stoppsteuerung darstellt.
Auf die aus der Figur ersichtliche Weise erhält man somit aus dem Bremsdruck und der Motordrehzahl einen Schätzwert für den Unterdruck im Bremskraftverstärker.
In dem Ausführungsbeispiel wird zusätzlich noch ein Bremsdruck-Güte-Flag 28 verarbeitet, welches die Güte oder Qualität der Eingangssignale anzeigt. Wenn die Signalgüte beispielsweise aufgrund einer Sensorstörung unzureichend ist, wird durch Block 22 die Unterdruckschätzung unterdrückt. Ferner wird ein entsprechendes Güte-Flag 34 an die übergeordnete Steuerung weitergegeben.
Falls das entsprechende Fahrzeug über keine separate Vakuumpumpe verfügen sollte, sondern das Vakuum im Bremskraftverstärker über den Unterdruck im Einlasskrümmer bereitgestellt wird, kann zusätzlich das Signal eines – normalerweise bereits vorhandenen – Einlasskrümmerdrucksensors ausgewertet werden, um ein Maß für die Wiederherstellung des Vakuums im Unterdruckspeicher zu erhalten.
Dies ist aber nicht Gegenstand der vorliegenden Erfindung.

Claims

Verfahren zum Schätzen des in einem Kraftfahrzeug-Bremskraftverstärker herrschenden Unterdrucks (30) anhand des in einem Hauptbremszylinder herrschenden Hydraulikdrucks (24) und der aktuellen Motordrehzahl (26), dadurch gekennzeichnet, dass der Unterdruck (30) allein auf Basis des im Hauptbremszylinder herrschenden Hydraulikdrucks (24) und der aktuellen Motordrehzahl (26) geschätzt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Unterdruck (30) mittels einer vorbestimmten Funktion (2) des im Hauptbremszylinder herrschenden Hydraulikdrucks und einer vorbestimmten Funktion (4) der aktuellen Motordrehzahl abgeschätzt wird, wobei diese Funktionen für das jeweilige Bremssystem und den jeweiligen Bremskraftverstärker charakteristisch sind.
Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die vorbestimmte Funktion des im Hauptbremszylinder herrschenden Hydraulikdrucks (24) eine Bremskraftverstärkung (2) ist und die vorbestimmte Funktion der aktuellen Motordrehzahl (26) ein Wiederladeverhalten (4) des Bremskraftverstärkers in Abhängigkeit von der aktuellen Motordrehzahl (26) ist.
Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die vorbestimmten Funktionen durch im Voraus gespeicherte Nachschlagtabellen (2, 4) repräsentiert werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die vorbestimmte Funktion (2) des im Hauptbremszylinder herrschenden Hydraulikdrucks (24) und die vorbestimmte Funktion (4) der aktuellen Motordrehzahl (26) zusätzlich noch von dem aktuell abgeschätzten Unterdruckwert (30) abhängig sind.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der geschätzte Unterdruck (30) dazu verwendet wird, bei einem Kraftfahrzeug mit Start/Stopp-Automatik zu entscheiden, wann der Verbrennungsmotor neu zu starten ist.
Stopp-Start-Steuereinrichtung zum selbsttätigen Wiederstart eines Verbrennungsmotors in einem Kraftfahrzeug im Falle von ungenügendem Unterdruck in einem Kraftfahrzeug-Bremskraftverstärker, mit einer Sensorik, die einen Bremsdrucksensor umfasst und Messgrößen zum Schätzen des Unterdrucks anhand der Messgrößen liefert, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensorik allein in dem Bremsdrucksensor und einem elektronischen Drehzahlmesser besteht.