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DE102011050736A1 - Method for modeling low pressure hydraulic braking system of motor car, involves utilizing low pressure development sub-model and low pressure reduction sub-model for simulating low braking pressure development and reduction in booster - Google Patents

Method for modeling low pressure hydraulic braking system of motor car, involves utilizing low pressure development sub-model and low pressure reduction sub-model for simulating low braking pressure development and reduction in booster Download PDF

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DE102011050736A1
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Tobias Maria Berr
Christopher Haas
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Dr Ing HCF Porsche AG
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Abstract

The method involves utilizing a low pressure development sub-model (4) and a low pressure reduction sub-model (5) for simulating low hydraulic braking pressure development and low braking pressure reduction in a brake booster by a low pressure pump i.e. mechanical driven radial pump. The braking pressure is produced by pressing of brake pedals during braking process. A permanent change value of the braking pressure is determined using the low pressure development sub-model and the low pressure reduction sub-model. The change value of the braking pressure is multiplied with a factor. An independent claim is also included for a motor car.

Description

Die Erfindung ein Verfahren zum Modellieren eines Unterdrucksystems, das eine Unterdruckpumpe und einen Bremskraftverstärker umfasst. Die Erfindung betrifft des Weiteren ein Kraftfahrzeug mit einem Unterdrucksystem, das eine Unterdruckpumpe und einen Bremskraftverstärker umfasst. The invention is a method for modeling a vacuum system comprising a vacuum pump and a brake booster. The invention further relates to a motor vehicle with a vacuum system comprising a vacuum pump and a brake booster.

Aus der deutschen Offenlegungsschrift DE 101 07 632 A1 ist ein Verfahren zur Druckmessung in der Unterdruckleitung eines Bremskraftverstärkers bekannt, in der ein Drucksensor angeordnet ist. Im Fahrbetrieb kann durch einen Vergleich eines gemessenen Umgebungsdrucks mit einem aus einem Modell, zum Beispiel aus Drehzahl, Last und Drosselklappenwinkel, berechneten Umgebungsdruck eine Überwachung des Drucksensors auf Funktionsfähigkeit erfolgen. Aus der europäischen Patentschrift EP 1 979 213 B1 ist ein Verfahren zum Betrieb eines Unterdruckbremskraftverstärkers mit einer Unterdruckkammer bekannt, der eine Sensoreinheit zugeordnet ist, die den Druck in der Unterdruckkammer sensiert. Zur Plausibilisierung wird ein Modell gebildet, das auf Grundlage empirisch ermittelter Daten in Verbindung mit Strömungstechniken und thermodynamischen Vorgängen die Zustandsgrößen in der Unterdruckkammer und einer Arbeitskammer schätzt. From the German patent application DE 101 07 632 A1 a method for pressure measurement in the vacuum line of a brake booster is known in which a pressure sensor is arranged. When driving, by monitoring a measured ambient pressure with a model of, for example, speed, load and throttle angle, calculated ambient pressure monitoring of the pressure sensor to function carried out. From the European patent EP 1 979 213 B1 a method for operating a vacuum brake booster with a vacuum chamber is known, which is associated with a sensor unit which senses the pressure in the vacuum chamber. For plausibility, a model is formed which estimates the state variables in the vacuum chamber and a working chamber on the basis of empirically determined data in conjunction with flow techniques and thermodynamic processes.

Aufgabe der Erfindung ist es, den Betrieb und/oder die Herstellkosten eines Unterdrucksystems, das eine Unterdruckpumpe und einen Bremskraftverstärker umfasst, zu optimieren. The object of the invention is to optimize the operation and / or the manufacturing costs of a vacuum system comprising a vacuum pump and a brake booster.

Die Aufgabe ist bei einem Verfahren zum Modellieren eines Unterdrucksystems, das eine Unterdruckpumpe und einen Bremskraftverstärker umfasst, dadurch gelöst, dass ein Simulationsmodell angewendet wird, mit dem der Unterdruck in dem Bremskraftverstärker simuliert werden kann. Bei dem Unterdrucksystem handelt es sich vorzugsweise um ein Bremsunterdrucksystem eines Kraftfahrzeugs. Gemäß einem wesentlichen Aspekt der Erfindung kann der Unterdruck in dem Bremskraftverstärker in jedem Betriebszustand simuliert werden, so dass ein Unterdrucksensor im Bremskraftverstärker entfallen kann. Dadurch wird der Betrieb des Bremskraftverstärkers vereinfacht. Darüber hinaus werden die Herstellkosten für das Unterdrucksystem reduziert. Das Simulationsmodell umfasst einen Simulationsalgorithmus für den Saugrohrunterdruck des Kraftfahrzeugs. Die Unterdruckpumpe wird vorzugsweise mechanisch angetrieben, zum Beispiel über eine Nockenwelle einer Brennkraftmaschine des Kraftfahrzeugs. Die Unterdruckpumpe ist zum Beispiel als Radialpumpe ausgeführt, die an die Nockenwelle der Brennkraftmaschine des Kraftfahrzeugs angeflanscht ist. The object is achieved in a method for modeling a vacuum system, which comprises a vacuum pump and a brake booster, by using a simulation model with which the negative pressure in the brake booster can be simulated. The vacuum system is preferably a brake vacuum system of a motor vehicle. According to one essential aspect of the invention, the negative pressure in the brake booster can be simulated in any operating state, so that a vacuum sensor in the brake booster can be dispensed with. This simplifies the operation of the brake booster. In addition, the manufacturing costs for the vacuum system are reduced. The simulation model includes a simulation algorithm for the intake manifold vacuum of the motor vehicle. The vacuum pump is preferably driven mechanically, for example via a camshaft of an internal combustion engine of the motor vehicle. The vacuum pump is designed, for example, as a radial pump, which is flanged to the camshaft of the internal combustion engine of the motor vehicle.

Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Verfahrens ist dadurch gekennzeichnet, dass das Simulationsmodell ein Unterdruckaufbau-Teilmodell umfasst, mit dem der Unterdruckaufbau im Bremskraftverstärker durch die Unterdruckpumpe simuliert wird. Das Unterdruckaufbau-Teilmodell wird vorzugsweise aus Leistungsfaktoren gebildet, die von Betriebsdaten der Unterdruckpumpe abhängen. Bei den Betriebsdaten der Unterdruckpumpe handelt es sich insbesondere um die Drehzahl der Unterdruckpumpe, wenn diese mechanisch angetrieben ist. Ansonsten hängen die Leistungsfaktoren von weiteren Betriebsdaten ab, wie zum Beispiel einer elektrischen Leistungsaufnahme der Unterdruckpumpe. Darüber hinaus wird der aktuell modellierte Unterdruck im Bremskraftverstärker berücksichtigt. A preferred embodiment of the method is characterized in that the simulation model includes a vacuum build-up sub-model, with which the negative pressure build-up in the brake booster is simulated by the vacuum pump. The vacuum build-up sub-model is preferably formed from power factors that depend on operating data of the vacuum pump. The operating data of the vacuum pump is in particular the speed of the vacuum pump when it is mechanically driven. Otherwise, the performance factors depend on further operating data, such as, for example, an electrical power consumption of the vacuum pump. In addition, the currently modeled vacuum is taken into account in the brake booster.

Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Verfahrens ist dadurch gekennzeichnet, dass das Simulationsmodell ein Unterdruckabbau-Teilmodell umfasst, mit dem der Unterdruckabbau im Bremskraftverstärker bei einem Bremsvorgang simuliert wird. Das Unterdruckabbau-Teilmodell berücksichtigt vorzugsweise einen Druckanstieg, der bei einem Bremsvorgang durch Pressen oder Drücken des Bremspedals bewirkt wird. Der Bremsvorgang wird zum Beispiel durch Auswerten von Signalen von Bremslichtschaltern erkannt. Zum Erkennen des Bremsvorgangs kann des Weiteren eine Information, dass der Fahrer bremst, des Motorsteuergeräts verwendet werden. Darüber hinaus kann ein hydraulischer Bremsdruck beziehungsweise Bremssystemdruck verwendet werden, um einen Bremsvorgang zu erkennen. A further preferred exemplary embodiment of the method is characterized in that the simulation model comprises a partial pressure reduction partial model, with which the vacuum reduction in the brake booster is simulated during a braking operation. The partial pressure reduction sub-model preferably takes into account a pressure increase that is caused during a braking operation by pressing or pressing the brake pedal. The braking process is detected, for example, by evaluating signals from brake light switches. Furthermore, to detect the braking operation, information that the driver is braking may be used by the engine control unit. In addition, a hydraulic brake pressure or braking system pressure can be used to detect a braking operation.

Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Verfahrens ist dadurch gekennzeichnet, dass das Unterdruckabbau-Teilmodell einen Druckanstieg berücksichtigt, der bei einem Lösen des Bremspedals durch einen Entlüftungsvorgang bewirkt wird. Bei dem Entlüftungsvorgang wird insbesondere eine Unterdruckkammer des Bremskraftverstärkers entlüftet, wenn das Bremspedal gelöst wird. A further preferred embodiment of the method is characterized in that the partial pressure reduction sub-model takes into account a pressure increase, which is caused by a venting process when releasing the brake pedal. In the venting process in particular a vacuum chamber of the brake booster is vented when the brake pedal is released.

Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Verfahrens ist dadurch gekennzeichnet, dass für die beiden Teilmodelle permanent eine Druckänderung eines hydraulischen Bremsdrucks ermittelt wird. Der hydraulische Bremsdruck wird auch als hydraulischer Bremssystemdruck bezeichnet und herrscht in einem Hydrauliksystem, über das die Bremskräfte in verstärkter Form vom Bremspedal auf hydraulische Bremsbetätigungseinrichtungen übertragen werden, die Fahrzeugbremsen des Kraftfahrzeugs zugeordnet sind. A further preferred embodiment of the method is characterized in that a pressure change of a hydraulic brake pressure is permanently determined for the two partial models. The hydraulic brake pressure is also referred to as hydraulic brake system pressure and prevails in a hydraulic system via which the braking forces are transmitted in an amplified form from the brake pedal to hydraulic brake actuators associated with vehicle brakes of the motor vehicle.

Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Verfahrens ist dadurch gekennzeichnet, dass die Druckänderung des hydraulischen Bremsdrucks mit einem Faktor multipliziert wird. Der Faktor hängt ab von einem in dem Unterdruckabbau-Teilmodell errechneten Entlüftungsgrad gegenüber dem Umgebungsdruck. A further preferred embodiment of the method is characterized in that the pressure change of the hydraulic brake pressure is multiplied by a factor. Of the Factor depends on a degree of venting versus ambient pressure calculated in the partial pressure reduction sub-model.

Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Verfahrens ist dadurch gekennzeichnet, dass, wenn aus einer Auswertung des hydraulischen Bremsdrucks über der Zeit eine hochfrequente Bremspumpbewegung erkannt wird, diese Bremspumpbewegung additiv in dem Unterdruckabbau-Teilmodell berücksichtigt wird. Die hochfrequente Bremspumpbewegung kann zum Beispiel über einen kalibrierbaren Wert in die Entlüftung der Unterdruckkammer des Bremskraftverstärkers eingerechnet werden. A further preferred exemplary embodiment of the method is characterized in that, if an high-frequency brake pumping movement is detected over an evaluation of the hydraulic brake pressure over time, this brake pumping movement is taken into account additively in the partial vacuum reduction submodel. The high-frequency brake pumping movement can, for example, be included in the ventilation of the vacuum chamber of the brake booster via a calibratable value.

Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Verfahrens ist dadurch gekennzeichnet, dass der aktuelle Unterdruck in dem Bremskraftverstärker aus einer Subtraktion eines Entlüftungsdruckwertes aus dem Unterdruckabbau-Teilmodell von einem Pumpendruckwert aus dem Unterdruckaufbau-Teilmodell berechnet wird. Dadurch kann auf einfache Art und Weise in jedem Betriebszustand der Unterdruck in dem Bremskraftverstärker berechnet werden. Another preferred exemplary embodiment of the method is characterized in that the current negative pressure in the brake booster is calculated from a subtraction of a venting pressure value from the partial pressure reduction partial model from a pump pressure value from the negative pressure buildup submodel. As a result, the negative pressure in the brake booster can be calculated in a simple way in any operating state.

Bei einem Kraftfahrzeug mit einem Unterdrucksystem, das eine Unterdruckpumpe und einen Bremskraftverstärker umfasst, ist die vorab angegebene Aufgabe alternativ oder zusätzlich dadurch gelöst, dass der Unterdruck in dem Bremskraftverstärker mit Hilfe eines vorab beschriebenen Verfahrens simuliert wird. Der Unterdruck wird vorzugsweise in einem Motorsteuergerät des Kraftfahrzeugs simuliert. In a motor vehicle with a negative pressure system, which includes a vacuum pump and a brake booster, the above-stated object is alternatively or additionally achieved in that the negative pressure in the brake booster is simulated by means of a previously described method. The negative pressure is preferably simulated in an engine control unit of the motor vehicle.

Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, in der unter Bezugnahme auf die Zeichnung verschiedene Ausführungsbeispiele im Einzelnen beschrieben sind. Further advantages, features and details of the invention will become apparent from the following description in which, with reference to the drawings, various embodiments are described in detail.

In der einzigen beiliegenden Figur ist das erfindungsgemäße Verfahren stark vereinfacht dargestellt. In the single accompanying figure, the inventive method is shown greatly simplified.

In der beiliegenden 1 ist ein Motorsteuergerät 1 eines Kraftfahrzeugs durch ein Rechteck angedeutet. Das Kraftfahrzeug umfasst ein Bremsunterdrucksystem mit einer an einem Verbrennungsmotor des Kraftfahrzeugs angebrachten Unterdruckpumpe. In the enclosed 1 is an engine control unit 1 of a motor vehicle indicated by a rectangle. The motor vehicle comprises a brake vacuum system with a vacuum pump attached to an internal combustion engine of the motor vehicle.

Durch die Erfindung wird ein Simulationsmodell bereitgestellt, mit dem in jedem Betriebszustand der Unterdruck in dem Bremskraftverstärker, das heißt dessen Vakuumzustand, ermittelt beziehungsweise simuliert werden kann. Das hat den Vorteil, dass der Bremskraftverstärker ohne Unterdrucksensor ausgeführt werden kann. The invention provides a simulation model with which the negative pressure in the brake booster, that is to say its vacuum state, can be determined or simulated in each operating state. This has the advantage that the brake booster can be carried out without a vacuum sensor.

Das erfindungsgemäße Simulationsmodell umfasst ein Unterdruckaufbau-Teilmodell und ein Unterdruckabbau-Teilmodell. Die beiden Teilmodelle sind in 1 durch Pfeile 4 und 5 angedeutet. The simulation model according to the invention comprises a vacuum build-up sub-model and a vacuum reduction sub-model. The two submodels are in 1 through arrows 4 and 5 indicated.

In dem Unterdruckaufbau-Teilmodell 4 wird der Unterdruckaufbau im Bremskraftverstärker durch die Unterdruckpumpe simuliert. Bei der Unterdruckpumpe handelt es sich um eine mechanisch angetriebene Radialpumpe, die an eine Nockenwelle einer Brennkraftmaschine des Kraftfahrzeugs, die auch als Verbrennungsmotor bezeichnet wird, angeflanscht ist. Das Unterdruckaufbau-Teilmodell 4 bildet sich aus Leistungsfaktoren in Abhängigkeit von der Pumpendrehzahl und dem anliegenden Unterdruck im Bremskraftverstärker. In the vacuum buildup submodel 4 The vacuum build-up in the brake booster is simulated by the vacuum pump. In the vacuum pump is a mechanically driven radial pump, which is flanged to a camshaft of an internal combustion engine of the motor vehicle, which is also referred to as an internal combustion engine. The vacuum buildup submodel 4 is formed by power factors as a function of the pump speed and the applied negative pressure in the brake booster.

Im Unterdruckabbau-Teilmodell 5 wird der Unterdruckabbau im Bremskraftverstärker bei einem Bremsvorgang simuliert. Ein Bremsvorgang wird durch Auswerten der Signale von Bremslichtschaltern erkannt. Bei einem Bremsvorgang kommt es zu einem Druckanstieg im Bremskraftverstärker. In the vacuum reduction submodel 5 the low pressure reduction in the brake booster is simulated during a braking process. A braking process is detected by evaluating the signals from brake light switches. During a braking process, there is a pressure increase in the brake booster.

Dieser Druckanstieg wird zum einen durch Pressen des Bremspedals bewirkt, wobei in einer Unterdruckkammer des Bremskraftverstärkers verbliebene Luft komprimiert wird. Zum anderen wird der Druckanstieg durch einen Entlüftungsvorgang der Unterdruckkammer beim Lösen des Bremspedals bewirkt. This increase in pressure is caused on the one hand by pressing the brake pedal, wherein air remaining in a vacuum chamber of the brake booster is compressed. On the other hand, the pressure increase is caused by a venting process of the vacuum chamber when releasing the brake pedal.

Für die Simulation der beiden den Druckanstieg bewirkenden Vorgänge wird permanent eine Druckänderung des hydraulischen Bremsdrucks ermittelt und mit einem Faktor multipliziert. Der Wert des Faktors steht in Abhängigkeit des errechneten Entlüftungsgrades gegenüber dem Umgebungsdruck. For the simulation of the two processes causing the pressure rise, a pressure change of the hydraulic brake pressure is permanently determined and multiplied by a factor. The value of the factor depends on the calculated degree of deaeration compared to the ambient pressure.

Wenn durch Auswerten des hydraulischen Bremsdrucks über der Zeit ein hochfrequentes Bremspumpen erkannt wird, werden die damit verbundenen Bremspumpbewegungen nicht multiplikativ sondern additiv über einen kalibrierbaren Wert in die Entlüftung des Bremsunterdrucksystems eingerechnet. If, by evaluating the hydraulic brake pressure over time, a high-frequency brake pump is detected, the associated brake pump movements are not calculated multiplicatively but additively via a calibrated value in the vent of the brake vacuum system.

Der aktuelle Unterdruck im Bremskraftverstärker beziehungsweise in der Unterdruckkammer des Bremskraftverstärkers wird aus einer Subtraktion des Entlüftungsdrucks, der mit dem Unterdruckabbau-Teilmodell 5 ermittelt wird, von dem Pumpendruck, der mit dem Unterdruckaufbau-Teilmodell 4 ermittelt wird, berechnet. The current negative pressure in the brake booster or in the vacuum chamber of the brake booster from a subtraction of the venting pressure, with the vacuum reduction sub-model 5 is determined from the pump pressure associated with the vacuum buildup submodel 4 is determined, calculated.

Das erfindungsgemäße Simulationsmodell wird nach einer Beendigung eines Motorsteuergerätenachlaufs vorzugsweise mit dem Umgebungsdruck initialisiert, da das Motorsteuergerät bei abgeschalteter Zündung weder Werte empfangen noch weiter verarbeiten kann. The simulation model according to the invention is preferably initialized after completion of an engine control unit run after the ambient pressure, since the engine control unit at switched off ignition can neither receive nor process values.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • DE 10107632 A1 [0002] DE 10107632 A1 [0002]
  • EP 1979213 B1 [0002] EP 1979213 B1 [0002]

Claims (11)

Verfahren zum Modellieren eines Unterdrucksystems, das eine Unterdruckpumpe und einen Bremskraftverstärker umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass ein Simulationsmodell (4, 5) angewendet wird, mit dem der Unterdruck in dem Bremskraftverstärker simuliert werden kann. Method for modeling a vacuum system comprising a vacuum pump and a brake booster, characterized in that a simulation model ( 4 . 5 ) is applied, with which the negative pressure in the brake booster can be simulated. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Simulationsmodell ein Unterdruckaufbau-Teilmodell (4) umfasst, mit dem der Unterdruckaufbau im Bremskraftverstärker durch die Unterdruckpumpe simuliert wird. Method according to Claim 1, characterized in that the simulation model comprises a partial pressure build-up submodel ( 4 ), with which the negative pressure build-up in the brake booster is simulated by the vacuum pump. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Unterdruckaufbau-Teilmodell (4) aus Leistungsfaktoren gebildet wird, die von Betriebsdaten der Unterdruckpumpe abhängen. A method according to claim 2, characterized in that the negative pressure build-up sub-model ( 4 ) is formed from power factors that depend on operating data of the vacuum pump. Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Simulationsmodell ein Unterdruckabbau-Teilmodell (5) umfasst, mit dem der Unterdruckabbau im Bremskraftverstärker bei einem Bremsvorgang simuliert wird. Method according to claim 2 or 3, characterized in that the simulation model comprises a partial pressure reduction partial model ( 5 ), with which the vacuum reduction in the brake booster is simulated during a braking operation. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Unterdruckabbau-Teilmodell (5) einen Druckanstieg berücksichtigt, der bei einem Bremsvorgang durch Pressen eines Bremspedals bewirkt wird. Method according to claim 4, characterized in that the partial pressure reduction submodel ( 5 ) takes into account a pressure increase, which is caused by a brake pedal during a braking operation. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Unterdruckabbau-Teilmodell (5) einen Druckanstieg berücksichtigt, der bei einem Lösen des Bremspedals durch einen Entlüftungsvorgang bewirkt wird. Method according to claim 5, characterized in that the partial pressure reduction submodel ( 5 ) takes into account a pressure increase which is caused by a venting process when the brake pedal is released. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass für die beiden Teilmodelle (4, 5) permanent eine Druckänderung eines hydraulischen Bremsdrucks ermittelt wird. Method according to one of claims 2 to 6, characterized in that for the two submodels ( 4 . 5 ) a pressure change of a hydraulic brake pressure is determined permanently. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Druckänderung des hydraulischen Bremsdrucks mit einem Faktor multipliziert wird. A method according to claim 7, characterized in that the pressure change of the hydraulic brake pressure is multiplied by a factor. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass, wenn aus einer Auswertung des hydraulischen Bremsdrucks über der Zeit eine hochfrequente Bremspumpbewegung erkannt wird, diese Bremspumpbewegung additiv in dem Unterdruckabbau-Teilmodell (5) berücksichtigt wird. A method according to claim 7, characterized in that, if a high-frequency brake pumping movement is detected from an evaluation of the hydraulic brake pressure over time, this brake pumping movement is additive in the partial pressure reduction partial model ( 5 ) is taken into account. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass der aktuelle Unterdruck in dem Bremskraftverstärker aus einer Subtraktion eines Entlüftungsdruckwertes aus dem Unterdruckabbau-Teilmodell (5) von einem Pumpendruckwert aus dem Unterdruckaufbau-Teilmodell (4) berechnet wird. Method according to one of claims 2 to 9, characterized in that the current negative pressure in the brake booster from a subtraction of a venting pressure value from the vacuum reduction sub-model ( 5 ) from a pump pressure value from the vacuum buildup submodel ( 4 ) is calculated. Kraftfahrzeug mit einem Unterdrucksystem, das eine Unterdruckpumpe und einen Bremskraftverstärker umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass der Unterdruck in dem Bremskraftverstärker mit Hilfe eines Verfahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüche simuliert wird. Motor vehicle with a vacuum system comprising a vacuum pump and a brake booster, characterized in that the negative pressure in the brake booster is simulated by means of a method according to one of the preceding claims.
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