СПОСОБ ОЦЕНКИ ДАВЛЕНИЯ В ВАКУУМНОМ РЕЗЕРВУАРЕ СЕРВОТОРМОЗА
METHOD OF PRESSURE EVALUATION IN VACUUM TANK OF SERVOBRAKE

Область техники, к которой относится изобретение
Изобретение относится к способу оценки давления в вакуумном резервуаре вакуумного сервотормоза автотранспортного средства.
В частности, изобретение относится к способу оценки давления в вакуумном резервуаре вакуумного сервотормоза автотранспортного средства, при этом транспортное средство содержит:
- двигатель внутреннего сгорания;
- по меньшей мере одно тормозное устройство, управляемое давлением тормозной текучей среды;
- главный тормозной цилиндр, который управляет давлением тормозной текучей среды и который приводится в действие подвижным приводным органом, выполненным с возможностью перемещения между положением покоя и крайним рабочим положением;
- сервотормоз, расположенный между приводным органом и главным тормозным цилиндром для увеличения усилия приводного органа при помощи разрежения, создаваемого в резервуаре, поддерживаемом под разрежением, до значения давления усиления, когда двигатель запущен;
- средство обнаружения перемещения приводного органа за пределы промежуточного положения свободного хода;
- датчик давления, выполненный с возможностью измерения давления торможения тормозной текучей среды.
Уровень техники
Как правило, автотранспортные средства оборудованы тормозными устройствами, такими как дисковые тормоза, которыми управляет давление тормозной текучей среды. Давлением тормозной текучей среды управляет, в частности, главный тормозной цилиндр, который приводит в действие водитель через приводной орган, обычно представляющий собой педаль тормоза. Давление, необходимое для эффективной работы тормозных устройств, является очень высоким. Для помощи водителю в его усилии торможения, как известно, транспортное средство оборудуют вакуумным сервотормозом, называемым также "brake booster" или "master vac". Для этого сервотормоз использует разрежение, создаваемое после запуска двигателя. Разрежение создает, например, вакуумный насос, вращаемый двигателем, или оно появляется непосредственно при работе двигателя на уровне впускного воздушного коллектора.
Кроме того, чтобы снизить вредные выбросы и уменьшить расход топлива, как известно, автотранспортные средства с двигателем внутреннего сгорания оборудуют автоматической системой выключения и запуска, более известной под англо-саксонским названием "start and stop". Такая система позволяет автоматически выключать двигатель внутреннего сгорания, когда транспортное средство кратковременно останавливается, например, перед красным сигналом светофора или при движении в пробках. Двигатель повторно запускается автоматически, когда водитель осуществляет маневр для трогания с места, например, нажимая на педаль акселератора или включая передачу.
Однако недостатком такого устройства является прерывание создания разрежения двигателем, даже если транспортное средство остается в ситуации дорожного движения. Таким образом, если водитель нажимает на педаль тормоза во время автоматической остановки двигателя, разрежения в сервотормозе не хватает для обеспечения эффективного приведения в действие главного тормозного цилиндра.
Для решения этой проблемы, как известно, между источником разрежения и сервотормозом располагают вакуумный резервуар. Этот резервуар позволяет водителю располагать достаточным запасом разрежения для многократного приведения в действие главного тормозного цилиндра.
Однако это решение не предусмотрено для всех ситуаций.
Так, было предложено производить автоматический повторный запуск двигателя внутреннего сгорания, когда давление в вакуумном резервуаре становится выше определенного максимального порога. Для этого, как известно, производят прямое измерение давления в вакуумном резервуаре при помощи датчика давления.
Однако, если это решение является удовлетворительном в техническом плане, оно не является экономичным, так как требует установки датчика давления специально для вакуумного резервуара.
Раскрытие изобретения
Изобретением предложено решение этой проблемы за счет оценки давления в вакуумном резервуаре с использованием датчиков, уже существующих на транспортном средстве. В связи с этим объектом изобретения является вышеуказанный способ, отличающийся тем, что содержит:
- первый этап вычисления давления торможения, который повторяют циклически;
- второй этап вычисления амплитуды снижения давления, в ходе которого максимум, а затем минимум, достигаемые последовательно давлением торможения, сохраняют в памяти и в ходе которого амплитуду этого снижения давления торможения вычисляют путем определения разности между максимумом и минимумом;
- третий этап, который начинается по завершении второго этапа и в ходе которого оценивают повышение давления в вакуумном резервуаре в зависимости от амплитуды, вычисленной на втором этапе.
Согласно другим отличительным признакам изобретения:
- в ходе первого этапа вычисленное давление торможения равно:
- значению покоя, пока не обнаруживается никакое перемещение приводного органа; или
- наибольшему значению между измерением давления торможения датчиком и минимальным давлением, определенным, когда обнаруживается перемещение приводного органа;
- третий этап начинается, когда двигатель выключается;
- способ содержит четвертый этап запроса повторного запуска, в ходе которого двигатель запускается повторно, если давление в резервуаре превышает определенный порог;
- в ходе третьего этапа оценивают повышение давления в резервуаре в зависимости от амплитуды понижения давления при помощи заранее определенной кривой соответствия;
- заранее определенная кривая имеет ступенчатый вид для приведения в соответствие определенного повышения давления с определенным интервалом значений амплитуды понижения давления торможения;
- когда двигатель повторно запускается, давление в резервуаре опять доводят до минимального значения;
- во время второго этапа первое значение давления принимают за максимум давления, если второе значение давления, вычисленное на следующем цикле первого этапа, строго меньше первого значения;
- во время второго этапа первое значение давления принимают за минимум, если:
- ранее был достигнут максимум;
- и второе значение давления, вычисленное на следующем цикле, превышает или равно первому значению давления;
- второй этап повторяют, если достигнут минимум.
Краткое описание чертежей
Отличительные признаки и преимущества изобретения будут более очевидны из нижеследующего подробного описания со ссылками на прилагаемые чертежи, на которых:
фиг. 1 - схема автотранспортного средства с двигателем внутреннего сгорания, оборудованного тормозным устройством, содержащим вакуумный сервотормоз;
фиг. 2 - вид в разрезе вакуумного сервотормоза, показанного на фиг. 1, в состоянии покоя;
фиг. 3 - вид, аналогичный фиг. 2, в котором сервотормоз находится в рабочем состоянии;
фиг. 4 - блок-схема способа оценки давления в вакуумном резервуаре сервотормоза в соответствии с изобретением;
фиг. 5 - блок-схема второго этапа способа, представленного на фиг. 4;
фиг. 6 - диаграмма изменения давления тормозной текучей среды в зависимости от времени;
фиг. 7 - диаграмма оценочного повышения давления усиления в резервуаре в зависимости от амплитуды снижения давления торможения.
Осуществление изобретения
В дальнейшем тексте описания элементы, имеющие одинаковую конструкцию или аналогичные функции, будут иметь одинаковые цифровые значения.
На фиг. 1 показано автотранспортное средство 10, приводимое в движение двигателем 12 внутреннего сгорания. Двигатель 12 внутреннего сгорания выполнен с возможностью автоматического выключения и повторного запуска электронным блоком 14 управления.
Транспортное средство 10 содержит также средства торможения транспортного средства. В данном случае средства торможения содержат несколько тормозных устройств 16, каждое из которых связано с колесом 18 транспортного средства 10. Для упрощения чертежей показаны только одно колесо 18 и связанное с ним тормозное устройство 16.
Например, тормозное устройство 16 выполнено в виде дискового тормоза, который содержит тормозные колодки (не показаны), установленные в неподвижной обойме и выполненные с возможностью перемещения между положением покоя, в котором они находятся на удалении от диска, и положением прижатия к тормозному диску (не показан), вращающемуся вместе с колесом 18.
Переходом тормозного устройства 16 между его положением покоя и его положением прижатия управляет давление "Pmc" тормозной текучей среды, которая содержится в гидравлическом контуре 20. Как известно, в данном случае тормозная текучая среда является несжимаемой жидкостью.
Давлением "Pmc" тормозной текучей среды управляет главный тормозной цилиндр 22. Проще говоря, главный тормозной цилиндр 22 действует как поршень, который может перемещаться между положением покоя и положением сжатия тормозной текучей среды, содержащейся в гидравлическом контуре 20.
Из соображений безопасности гидравлический контур 20 содержит датчик 23 давления, выполненный с возможностью измерения в любой момент давления "Pmc" тормозной текучей среды. В дальнейшем это давление будет называться «давлением торможения Pmc». Датчик 23 направляет сигнал, характеризующий давление "Pmc" торможения, в электронный блок 14 управления.
Шток 27, толкающий поршень главного тормозного цилиндра 22, выполнен с возможностью воздействия на него со стороны водителя транспортного средства 10 через приводной орган 24. В данном случае приводной орган 24 является педалью тормоза, выполненной с возможностью перемещения между положением покоя, в котором она постоянно находится под действием упругого возвратного усилия, и крайним рабочим положением, в котором давление "Pmc" тормозной текучей среды повышается для перемещения тормозного устройства 16 в его положение торможения.
Однако давление торможения "Pmc", необходимое для того, чтобы тормозное устройство 16 обеспечивало эффективное торможение транспортного средства 10, требует очень большого усилия на толкающий шток 27 главного тормозного цилиндра 22.
Поэтому для оказания содействия водителю, как известно, между приводным органом 24 и главным тормозным цилиндром 26 установлен вакуумный сервотормоз 26 для увеличения усилия приводного органа при помощи разрежения, создаваемого в резервуаре 28, поддерживаемом под разрежением, когда двигатель 12 запущен. При этом давление в резервуаре 28 равно минимальному давлению усиления "Pass_min".
Более подробное описание принципа работы вакуумного сервотормоза 26 представлено со ссылками на фиг. 2 и 3.
Сервотормоз 26 содержит жесткий картер 30, разделенный гибкой перегородкой 32 на заднюю камеру 34 и переднюю камеру 36. Перегородка 32 выполнена с возможностью воздействия на толкающий шток 27 главного тормозного цилиндра 22 для его перемещения в положение сжатия тормозной текучей среды. Перегородка 32 содержит также два клапана 38, 40, которые управляются приводным органом 24.
Обе камеры 34, 36 могут сообщаться друг с другом через первый клапан 38, управляемый приводным органом 24.
Задняя камера 34 может сообщаться с атмосферным давлением "Patm" через второй клапан 40, которым тоже управляет приводной орган 24.
Передняя камера 36 выполнена с возможностью питания первым давлением "Pass", называемым давлением усиления, которое ниже атмосферного давления "Patm", через отверстие 42, сообщающееся с вакуумным резервуаром 28.
Когда приводной орган 24 находится в своем положении покоя, как показано на фиг. 2, обе камеры 34, 36 сообщаются между собой через первый клапан 38, тогда как второй клапан 40 закрыт.
Когда тормозной орган 24 приводится в действие, первый клапан 38 закрывается, изолируя таким образом обе камеры 34, 36. Второй клапан 40 открывается, впуская воздух под атмосферным давлением "Patm" в заднюю камеру 34. Разность давления "Patm-Pass" между двумя камерами 34, 36 приводит к перемещению перегородки 32 и, следовательно, толкающего штока 27 главного тормозного цилиндра 22 вперед до закрывания второго клапана 40, при этом первый клапан 38 остается закрытым. Количество атмосферного воздуха, впускаемое в заднюю камеру 34, тем больше, чем сильнее нажатие на приводной орган 24. Иначе говоря, давление торможения "Pmc" повышается с увеличением объема воздуха под атмосферным давлением "Patm", поступающего в заднюю камеру 34 сервотормоза 26.
Когда водитель перестает нажимать на приводной орган 24, первый клапан 38 открывается, тогда как второй клапан 40 остается закрытым. Это приводит к восстановлению баланса давления между двумя камерами 34, 36 и к выталкиванию воздуха под атмосферным давлением в вакуумный резервуар 28.
Таким образом, как было указано выше, во время остановки двигателя давление усиления "Pass" в вакуумном резервуаре 28 повышается, только если приводной орган 24 возвращается в свое положение покоя, то есть когда давление торможения "Pmc" снижается.
Кроме того, как показано на фиг. 1, приводной орган 24 заставляет срабатывать средство 25 обнаружения, когда он перемещается из своего положения покоя за пределы промежуточного положения свободного хода. Средство 25 обнаружения выполнено, например, в виде контактора или выключателя.
Перемещение приводного органа 24 между положением покоя и промежуточным положением свободного хода не приводит к открыванию второго клапана 40 в сервотормозе 26. Речь идет о «холостом» перемещении.
За пределами положения свободного хода срабатывает контактор 25. Этот контактор 25 включает также стоп-сигналы транспортного средства 10. За пределами положения свободного хода второй клапан 40 открывается, что приводит к перемещению толкающего штока 27 главного тормозного цилиндра 22. Однако в начале этого перемещения давление торможения "Pmc" еще не влияет на датчик 23. Действительно, в положении покоя тормозные колодки удалены от тормозного диска с зазором, позволяющим диску вращаться без трения. Начало перемещения поршня соответствует перемещению колодок до контакта с диском. Такое перемещение не требует значительного повышения давления торможения "Pmc".
Исходя из вышеизложенного изобретением предложен способ оценки давления усиления "Pass" в вакуумном резервуаре 28, когда двигатель выключен. Этот способ описан со ссылками на фиг. 4 и 5.
Способ содержит первый этап «Е1» вычисления давления торможения "Pmc". Электронный блок 14 управления осуществляет этот этап «Е1» циклично с повышенной частотностью.
В определенный момент "t" давление торможения "Pmc" равно определенному минимальному значению покоя "V0", когда контактор 25 не обнаруживает перемещения приводного органа 24. В противном случае, если контактор 25 обнаруживает перемещение приводного органа 24, давление торможения "Pmc" равно наибольшему значению между измерением давления датчиком "Vmes" и определенным давлением свободного хода "V1".
Минимальное давление покоя "V0" соответствует давлению тормозной текучей среды, когда колодки находятся в своем положении покоя.
Давление свободного хода "V1" соответствует давлению, необходимому для перемещения колодок до контакта с диском. Поскольку это давление "V1" не обнаруживается или слабо ощущается датчиком 23, оно сохраняется непосредственно в памяти электронного блока 14 управления. Таким образом, вместо измерения датчиком 23 оно выдается электронным блоком 14 измерения во время срабатывания контактора 25.
n+1
На следующем цикле "t+1" электронный блок 14 управления вычисляет новое значение давления торможения "Pmc".
Предпочтительно хронологическая последовательность значений давления торможения "Pmc" образует сигнал давления торможения, который может быть фильтрован фильтром первого порядка (не показан).
На втором этапе «Е2» вычисления снижения давления электронный блок 14 управления вычисляет амплитуду "ΔPmc" уменьшения давления во время понижения этого давления.
Второй этап «Е2» более подробно представлен на фиг. 5. В ходе этого этапа «Е2» максимум "Pmc_max", а затем минимум "Pmc_min", последовательно достигаемые давлением торможения "Pmc", сохраняются в памяти электронного блока 14 управления.
Для этого, как показано на фиг. 5, тест «Т1» позволяет убедиться, что максимум "Pmc_max" еще не обнаружен. Это относится к случаю, когда первая булева переменная "Flag_max" равна нулю.
n
n-1
В этом случае тест «Т2» позволяет проверить, что давление торможения "Pmc", вычисленное в ходе текущего цикла “t”, строго ниже давления торможения "Pmc", вычисленного на предыдущем цикле "t-1".
Если это не так, давление торможения "Pmc" продолжает повышаться или, по крайней мере, остается на одном уровне. Таким образом, считается, что максимум "Pmc_max" не достигнут. В этом случае этап «Е2» повторяют.
n-1
Если это так, значит давление торможения "Pmc" начинает понижаться. Предыдущее значение давления торможения "Pmc" принимают за максимум "Pmc_max" и сохраняют в памяти электронного блока 14 управления. Значение первой булевой переменной "Flag_max" становится равным единице. Пример обнаружения двух максимумов "Pmc_max1" и "Pmc_max2" представлен на фиг. 6.
n
n-1
Этап «Е2» повторяют опять, однако учитывая изменение значения первой булевой переменной "Flag_max", теперь при помощи теста «Т3» проверяют, достигло ли давление торможения "Pmc" своего минимума. Для этого при каждой итерации второго этапа «Е2» проверяют, что давление торможения "Pmc", вычисленное на текущем цикле "t", больше или равно давлению торможения "Pmc", вычисленному на предыдущем цикле "t-1".
Если это не так, давление торможения "Pmc" продолжает снижаться. Следовательно, минимум "Pmc_min" не был достигнут. Этап «Е2» повторяют.
Если это так, значит, давление торможения "Pmc" опять начало повышаться или по крайней мере остается на одном уровне. Предыдущее значение давления торможения "Pmc" принимают за минимум "Pmc_min". Его сохраняют в памяти электронного блока 14 управления. Значение булевой переменной "Flag_max" опять становится равным нулю. Пример обнаружения двух минимумов "Pmc_min1" и "Pmc_min2" представлен на фиг. 6.
Затем электронный блок 14 управления вычисляет амплитуду "ΔPmc" снижения давления торможения, определяя разность между сохраненными в памяти максимумом "Pmc_max" и минимумом "Pmc_min". Для оповещения, что это уменьшение вычислено, вторая булева переменная “Flag_diff” становится равной единице.
Третий этап «Е3» оценки начинается по завершении второго этапа «Е2», когда вторая булева переменная “Flag_diff” равна нулю.
В ходе этого третьего этапа оценивают повышение "Conso" давления усиления "Pass" в вакуумном резервуаре 28 в зависимости от амплитуды "ΔPmc", вычисленной на втором этапе «Е2».
Сначала повышение "Conso" давления усиления "Pass" оценивают в зависимости от амплитуды "ΔPmc" при помощи заранее определенной кривой «С1» соответствия. Кривую «С1» соответствия определяют заранее, например, экспериментальным путем и сохраняют в постоянной памяти электронного блока 14 управления.
В примере, представленном на фиг. 7, заранее определенная кривая «С1» имеет ступенчатый вид, чтобы согласовывать определенное повышение "Conso" давления усиления "Pass" с определенным интервалом амплитуды "ΔPmc". Таким образом, если амплитуда "ΔPmc" меньше первого порога "S1", повышение давления усиления "Pass" равно первому значению "Conso_1". Если амплитуда "ΔPmc" находится между первым порогом "S1" и более высоким вторым порогом "S2", повышение давления усиления "Pass" равно второму значению "Conso_2", превышающему первое значение, и так далее.
По истечении определенного времени задержки вторая булева переменная "Flagg_diff", значение амплитуды "ΔPmc" и значения давления торможения, максимальное "Pmc_max" и минимальное "Pmc_min", опять становятся равными нулю. После этого повторяют второй этап «Е2» способа.
Когда двигатель 12 запускается повторно, оценочное давление усиления "Pass" в резервуаре 28 опять доводят до его минимального давления "Pass_min", заранее определенного, например, экспериментальным путем.
Чтобы избежать лишних вычислений, осуществление второго и/или третьего этапа «Е2, Е3» можно поставить в зависимость от автоматической остановки двигателя 12 электронным блоком 14 управления.
Способ содержит также четвертый этап «Е4» повторного запуска, в ходе которого происходит повторный запуск двигателя 12, когда оценочное давление усиления "Pass" в резервуаре 28 становится выше определенного порога "Pass_max", сверх которого считается, что сервотормоз 26 больше не может создавать достаточное усилие для обеспечения эффективного торможения транспортного средства.
Разумеется, этот четвертый этап «Е4» тоже зависит от автоматической остановки двигателя 12 электронным блоком 14 управления.
Таким образом, способ в соответствии с изобретением позволяет точно оценивать давление усиления вакуумного резервуара, когда происходит автоматическая остановка двигателя. Оценка является экономичной, поскольку применяют датчик измерения давления тормозной текучей среды, который уже используется для управления торможением транспортного средства, и применяют средство обнаружения перемещения приводного органа, которое уже используется для включения стоп-сигналов транспортного средства.
Способ оценки, осуществляемый электронным блоком управления, обеспечивает быструю и точную оценку давления усиления в вакуумном резервуаре.