СПОСОБ КАЛИБРОВКИ ТОЧКИ НАСЫЩЕНИЯ ВАКУУМНОГО УСИЛИТЕЛЯ ТОРМОЗНОГО ПРИВОДА, ВЫЧИСЛЕННОЙ НА ОСНОВАНИИ СИГНАЛА ОТ ДАТЧИКА ДАВЛЕНИЯ
CALIBRATION OF BRAKE ACTUATOR VACUUM BOOSTER SATURATION POINT CALCULATED ON BASIS OF PRESSURE TRANSDUCER SIGNAL

Область техники, к которой относится изобретение
Настоящее изобретение относится к способу калибровки точки насыщения (по давлению) вакуумного усилителя тормозного привода, вычисленной на основании сигнала от датчика давления, охарактеризованному в ограничительной части пункта 1 формулы изобретения. Кроме того, настоящее изобретение относится к устройству для осуществления предлагаемого в изобретении способа.
Уровень техники
Информация о динамике поведения давления в вакуумном усилителе тормозного привода используется, например, для определения его состояния исчерпания потенциала усиления, то есть точки насыщения, начиная с которой усилитель тормозного привода уже не в состоянии поддерживать дальнейшее повышение давления. Существует известное решение данной проблемы, заключающееся в том, что при достижении точки насыщения происходит переключение на гидравлическое усиление, для чего используется, например, гидроагрегат системы регулирования динамики движения транспортного средства, например электронная система динамической стабилизации, или поддержания курсовой устойчивости (далее - система ESP), для формирования дополнительного тормозного давления. Для комфортного перехода между вакуумным усилением, обеспечиваемым вакуумным усилителем тормозного привода, и гидравлическим усилением посредством, например, функции системы ESP необходимо как можно точнее определять эту точку насыщения.
Так, из документа DE 102005009423 A1, где описано решение, своими неотличительными признаками подобное заявляемому (прототип), известен способ вычисления точки насыщения с использованием математической функции лишь на основании сигналов от датчика давления, регистрирующего давление разрежения в вакуумной камере усилителя тормозного привода, при осуществлении которого для этого используют линейное уравнение с двумя параметрами. Эти параметры определяют с использованием способа калибровки, в котором на первом шаге повышают разность давлений между рабочей камерой и вакуумной камерой усилителя тормозного привода, пока с гарантией не будет превышена точка насыщения, а после этого снова формируют разность давлений, при этом анализируют выходной сигнал датчика давления и находят точку насыщения, определяя ее как минимум этой кривой давления.
Кроме того, известна возможность определения точки насыщения с помощью датчика давления, регистрирующего давление в рабочей камере усилителя тормозного привода, или же использование для этого измеренного давления как в вакуумной камере, так и в рабочей камере усилителя тормозного привода.
Точность определения точки насыщения известными способами зависит, в частности, от допусков на детали датчиков давления и усилителя тормозного привода.
Раскрытие изобретения
Объектом настоящего изобретения является способ, охарактеризованный в пункте 1 формулы изобретения, а также устройство для осуществления этого способа, охарактеризованное в пункте 11 формулы изобретения.
Предлагаемый в изобретении способ предоставляет простую методику, посредством которой обеспечена возможность калибровки точки насыщения, вычисляемой лишь на основании измеренных значений, выдаваемых датчиком давления, измеряющим давление разрежения в вакуумной камере и/или рабочее давление в рабочей камере усилителя тормозного привода. Кроме того, предлагаемый в изобретении способ обеспечивает возможность простого распознавания неисправности сигнала датчика давления, применяемого для измерения давления разрежения и/или рабочего давления.
Для достижения такого результата предлагаемый в изобретении способ включает определение давления в главном тормозном цилиндре и хода педали, получение отношения давления в главном тормозном цилиндре к ходу педали, определение локального максимума характеристики градиента отношения давления в главном тормозном цилиндре к ходу педали, определение дополнительной точки насыщения как значения давления в главном тормозном цилиндре, соответствующего определенному локальному максимуму, и коррекцию вычисленной точки насыщения с использованием определенной дополнительной точки насыщения.
Отличительной особенностью настоящего изобретения является использование эффекта, состоящего в том, что в точке насыщения изменяется отношение хода педали к давлению, созданному в главном тормозном цилиндре, а именно таким образом, что при постоянно возрастающем ходе педали происходит кратковременное уменьшение возрастания давления. Объясняется это тем, что создающий силы реакции диск между вакуумной камерой и рабочей камерой усилителя тормозного привода в точке насыщения сильно вдавливается. Поэтому согласно изобретению для распознавания этой области уменьшенного возрастания давления получают отношение давления в главном тормозном цилиндре к ходу педали и анализируют его градиент.
Поэтому, благодаря использованию обеих этих величин, а именно давления в главном тормозном цилиндре и хода педали, существует еще одно преимущество, заключающееся в исключительной надежности этих величин в отношении ошибок смещения и повышения, встречающихся у используемых для этого датчиков.
В предпочтительном варианте осуществления изобретения локальный максимум определяют при положительном ходе педали или положительном градиенте давления в главном тормозном цилиндре и при изменении градиентом отношения давления в главном тормозном цилиндре к ходу педали своего значения с положительного на отрицательное.
Соответствующая реализация возможна с использованием доступных в продаже, а потому экономически выгодных электронных компонентов.
Кроме того, в соответствии с вариантом осуществления изобретения коррекцию вычисленной точки насыщения особенно предпочтительно выполнять в зависимости от градиента характеристики значений хода педали, поскольку распознавание точки насыщения дает тем более точные результаты, чем медленнее нажимается педаль тормоза.
Кроме того, в соответствии с еще одним вариантом осуществления изобретения коррекцию вычисленной точки насыщения выполняют только в том случае, когда разность между вычисленной точкой насыщения и определенной этим способом дополнительной точкой насыщения меньше заданного порогового значения. Эффективность этого обусловлена тем, что при превышении вышеупомянутой разностью этого порогового значения делают вывод о неисправности датчика давления, измеряющего давление разрежения или рабочее давление в усилителе тормозного привода. Таким образом, можно легко распознавать большую ошибку сигнала такого датчика давления.
В предпочтительном варианте осуществления изобретения точку насыщения вычисляют по значениям сигналов датчика давления посредством алгоритма с по меньшей мере одним параметром, предпочтительно посредством линейной функции с двумя параметрами. В соответствии с этим вариантом затем такие параметры алгоритма корректируют посредством определенной дополнительной точки насыщения.
В еще одном варианте осуществления изобретения скорректированные параметры алгоритма, использованного для вычисления точки насыщения, сохраняют для обеспечения возможности применения их также для вычисления точки насыщения в следующем цикле зажигания данного транспортного средства.
Наконец, согласно варианту осуществления настоящего изобретения с целью обеспечения качества сигналов от датчиков, измеряющих давление в главном тормозном цилиндре и ход педали, предпочтительно подвергать эти сигналы фильтрации посредством фильтров нижних частот, т.е. пропускать сигналы через фильтры нижних частот, перед определением давления в главном тормозном цилиндре и хода педали и получением отношения между ними.
Благодаря примененным решениям возможна простая реализация предлагаемого в изобретении устройства для осуществления предлагаемого в изобретении способа, поскольку требующиеся для нее компоненты, как правило, уже имеются в наличии. В качестве примера можно упомянуть датчик давления для измерения давления в главном тормозном цилиндре, которое измеряется, например, в каждом агрегате системы ESP, а также датчик хода педали, который часто уже используется в качестве замены выключателя стоп-сигнала или в системах рекуперативного торможения.
Краткое описание чертежей
Ниже приведено описание вариантов осуществления настоящего изобретения, поясняемое прилагаемыми чертежами, на которых показано:
на фиг.1 - структурная схема тормозной системы транспортного средства, предназначенная для пояснения предлагаемого в изобретении способа,
на фиг.2 - график зависимости давления в главном тормозном цилиндре от хода педали тормоза,
на фиг.3 - график, иллюстрирующий характер изменения градиента отношения давления в главном тормозном цилиндре к ходу педали, показанного на фиг.2, и
на фиг.4 - блок-схема осуществления предлагаемого в изобретении способа.
Осуществление изобретения
Показанная на фиг.1 тормозная система для транспортного средства, пригодная для осуществления изобретения, состоит, например, из двухполостного главного тормозного цилиндра 20 с последовательным расположением поршней, который функционально связан с вакуумным усилителем 10 тормозного привода. Усилитель 10 тормозного привода приводится в действие посредством педали 30 тормоза. Главный тормозной цилиндр 20 создает давление, модулируемое в гидроагрегате 40, который, как известно, содержит тормозные магистрали, насосы, разделительные клапаны и переключающие клапаны. Тормозные магистрали этого гидроагрегата 40 разветвляются к колесным тормозным механизмам 50 транспортного средства.
H
P
Для измерения давления p в главном тормозном цилиндре гидроагрегат 40 имеет датчик 41 давления, а давление разрежения в вакуумной камере усилителя 10 тормозного привода регистрируется датчиком 11 давления. Для измерения хода s педали служит датчик 31 перемещения педали 30 тормоза. Сигналы от этих датчиков для проведения анализа подаются по линиям передачи данных в блок 60 управления тормозной системы, который на их основании и, при необходимости, дополнительных данных от датчиков осуществляет управление этой тормозной системой.
AP
Используя сигнал от датчика 11 давления, измеряющего давление разрежения в вакуумной камере усилителя 10 тормозного привода, вычисляют точку насыщения усилителя по давлению (то есть максимальное значение давления, при котором усилителем израсходован потенциал усиления) посредством алгоритма. Для вычисления тормозного давления p в точке насыщения посредством блока 60 управления тормозной системы можно использовать, например, приведенную в описывающем уровень техники документе DE 102005009423 А1 математическую функцию в виде следующего линейного уравнения:
AP
V
p=m·p+b,
V
где p - давление разрежения в вакуумной камере усилителя 10 тормозного привода, а m и b - две переменные.
AB
С использованием поясняемого ниже способа в варианте его осуществления эту вычисленную точку p насыщения можно корректировать, соответственно калибровать, для чего производят подгонку задействуемых в вычислениях коэффициентов, которыми в случае использования приведенного выше уравнения являются переменные m и b.
H
P
Для осуществления способа в варианте его осуществления с помощью блока 60 управления тормозной системы регистрируют давление p в главном тормозном цилиндре и ход s педали и оценивают эти параметры в блоке 60 управления тормозной системы в соответствии с показанными на фиг.4 функциональными блоками.
P
H
P
В данном способе используется тот эффект, что отношение хода s педали и давления p в главном тормозном цилиндре в точке насыщения изменяется таким образом, что сначала при постоянно возрастающем ходе s педали в точке насыщения происходит кратковременное уменьшение возрастания давления, как это проиллюстрировано с помощью характеристической кривой 1 на графике в координатах "давление-ход", показанном на фиг.2. В области, обозначенной номером 2, можно отчетливо видеть уменьшение возрастания давления. Это уменьшенное возрастание давления возникает благодаря тому, что в этой области 2 сильно вдавливается создающий усилие реакции диск, разделяющий вакуумную камеру и рабочую камеру усилителя 10 тормозного привода.
P
H
H
P
H
P
Поэтому, как показано на фиг.4, на вход 70 подают ход s педали, а на вход 80 - давление p в главном тормозном цилиндре. Каждую из этих двух величин фильтруют посредством соответствующих фильтров 71 и 81 нижних частот, а после этого их подают в формирователь 82 отношения для получения отношения p/s давления p в главном тормозном цилиндре к ходу s педали.
H
P
H
P
H
P
Начало фазы уменьшенного возрастания давления (область 2 на фиг.2) характеризуется тем, что это отношение p/s, т.е. отношение давления p в главном тормозном цилиндре к ходу s педали, демонстрирует локальный максимум, как это изображено на графике на фиг.3, иллюстрирующем характер изменения этого отношения p/s в зависимости от времени в виде кривой 3, имеющей область 4 с этим максимумом. Поэтому для распознавания этой области 4 с помощью показанного на фиг.4 функционального блока 83 получают градиент, а затем с помощью функционального блока 84 проверяют, когда этот градиент принимает отрицательные значения. При возникновении такого случая на вход логического вентиля "И" 90 подают логическую единицу.
P
P
H
Для того чтобы распознавать этот локальный максимум (область 4) с высокой надежностью, на основании пропущенного через фильтр нижних частот сигнала, отражающего ход s педали, посредством функционального блока 72 получают его градиент, а затем с помощью еще одного функционального блока исследуют характер изменения его знака. При обнаружении положительного хода s педали на другой вход логического вентиля "И" 90 также подается логическая единица, в результате чего на его выходе генерируется логическая единица, вследствие чего в последнем функциональном блоке 91 соответствующее давление p в главном тормозном цилиндре определяют как дополнительную точку насыщения.
P
H
P
H
P
P
H
Следовательно, точка насыщения распознается, если выполнены оба условия, а именно наличие положительного значения хода s педали (т.е. педаль была нажата и пришла в движение) и отрицательного значения градиента отношения p/s давления p в главном тормозном цилиндре к ходу s педали. Условие "положительное значение хода s педали" также может быть заменено условием "положительное значение давления p в главном тормозном цилиндре".
В области низких значений давления и хода педали из-за наложения помех на сигналы от датчиков могут возникать ошибочные распознавания. Для минимизации этого в дополнение к вышеназванным условиям распознавания дополнительной точки насыщения ограничивают область ее распознавания, что делается либо в абсолютном виде, либо в зависимости от вычисленной точки насыщения.
AB
С использованием определенной таким образом дополнительной точки насыщения одновременно может быть скорректирована, или подогнана, точка p насыщения, вычисленная на основании сигнала от датчика 11 давления, измеряющего давление разрежения в усилителе 10 тормозного привода, как это более подробно описано выше.
AB
AB
Коррекция вычисленной точки p насыщения осуществляется в зависимости от разности между дополнительной точкой насыщения, определенной предлагаемым в изобретении способом, и вычисленной точкой p насыщения. Если эта разность меньше заранее заданного порогового значения, то осуществляют такую коррекцию. Соответствующие поправочные коэффициенты могут быть сохранены в блоке 60 управления тормозной системы, вследствие чего они снова могут быть использованы в следующем цикле зажигания, то есть при следующем пуске двигателя транспортного средства, соответственно когда снова возникнет отклонение между вычисленной точкой насыщения и дополнительной точкой насыщения, определенной с использованием рассматриваемого способа.
AB
В случае если разность между вычисленной точкой p насыщения и определенной предлагаемым в изобретении способом дополнительной точкой насыщения превышает заданное пороговое значение, то это указывает на ошибку смещения датчика 11 давления, входящего в состав усилителя 10 тормозного привода и измеряющего давление разрежения, при условии отсутствия ошибки датчика 21 давления в составе двухполостного главного тормозного цилиндра 20 с последовательным расположением поршней или датчика 31 перемещения педали 30 тормоза.
Для вычисления точки насыщения используются данные от датчика 11 давления, измеряющего давление разрежения в вакуумной камере усилителя 10 тормозного привода. Также можно применять это вычисление точки насыщения с привлечением данных от датчика, отражающих рабочее давление в рабочей камере усилителя тормозного привода, и корректировать вычисленную таким образом точку насыщения с использованием рассматриваемого в данном примере способа. При наличии в усилителе 10 тормозного привода двух датчиков давления, один из которых предназначен для измерения давления разрежения в вакуумной камере, а другой - для измерения рабочего давления в рабочей камере усилителя тормозного привода, для вычисления точки насыщения можно использовать данные от обоих датчиков давления и производить коррекцию в соответствии с рассматриваемым в варианте осуществления способом.