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Die Erfindung betrifft eine Leistungssteuerungsvorrichtung eines Verbrennungsmotors eines Motorrades mit einem Gasdrehgriff, mit einer Motorsteuereinheit und mit einer verstellbaren Drosselklappeneinheit, wobei Gasdrehgriffsignale, die der jeweiligen Stellung des Gasdrehgriffs entsprechen, über eine Signalleitung der Motorsteuereinheit zugeführt und von dieser verarbeitet und als Steuersignale der Drosselklappeneinheit oder einer Einspritzeinrichtung zugeführt werden, wobei ein Gasdrehgriffsignalbegrenzer vorgesehen ist, der in der Signalleitung eingesetzt ist und in der Signalleitung übertragene Gasdrehgriffsignale zur Leistungsbegrenzung oder Leistungsreduzierung beeinflusst.
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Aus der
DE 103 15 448 A1 ist eine Leistungssteuerungsvorrichtung eines Verbrennungsmotors eines Motorrades mit einem Gasdrehgriff bekannt geworden, von dem Steuersignale elektronisch an eine Drosselklappenverstelleinheit übertragen werden. Eine solche elektronische Leistungssteuerungsvorrichtung ist auch aus der
DE 195 47 408 A1 bekannt.
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Aus der
DE 296 02 727 U1 ist eine Vorrichtung zum Drosseln der Höchstgeschwindigkeit von Motorrädern bekannt geworden, bei der ein mechanischer Gaszug mit einem Vergaserschieber verbunden ist und durch Höhenverstellung des Vergaserschiebers im Vergasergehäuse unter Federkraft der Ansaugquerschnitt verändert wird, wobei eine im oder am Vergaserschieber auf den Gaszug aufgesetzte Hülse eine Begrenzung und Verkürzung des Öffnungsweges des Vergaserschiebers und damit eine Leistungsbegrenzung bewirkt.
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Aus der
US 2011/0 307 155 A1 ist eine Leistungssteuerungsvorrichtung (vehicle dynamics control module VDCM) bekannt geworden, die in eine Signalleitung zwischen einem elektronischen Gaspedal und einer Motorsteuereinheit eingesetzt ist. Die Leistungssteuerungsvorrichtung weist einen Signalbegrenzer auf, der ein Gaspedal-Stellungssignal und ein zusätzliches Steuersignal erhält. Eine Drosselklappeneinrichtung des Motors wird mittels des in dynamischer Steuerung erzeugten Steuersignals des Signalbegrenzers über die Motorsteuereinheit betätigt. Diese dynamische Leistungsreduzierung ist vorgesehen, da in gewissen Situationen die volle Motorleistung zwingend benötigt wird.
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Aus der
US 2009/0 312 147 A1 ist eine Leistungssteuerungsvorrichtung mit einer Motorsteuereinheit bekannt geworden, die beim Erkennen eines vom normalen Betriebszustand des Motors abweichenden Betriebszustands ein von der Stellung eines Gasdrehgriffs abhängiges Gasdrehgriffsignal, mit dem die Drosselklappenstellung gesteuert wird, beeinflusst. Die Beeinflussung des Gasdrehgriffsignals erfolgt entsprechend den jeweils erfassten Betriebszuständen aufgrund unterschiedlicher abgespeicherter Kennlinien und führt zu veränderten Drosselklappenstellungen, die unterschiedliche Leistungsreduzierungen des Motors bewirken.
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Aus der
DE 10 2009 015 415 A1 ist ein Motorrad mit einer Motorelektronik bekannt geworden, die mehrere elektronisch gesteuerte Subsysteme aufweist. Der Fahrer kann mittels einer Betätigungseinrichtung unterschiedliche Fahrmodi einstellen. Die einzelnen Fahrmodi sind durch verschiedene Sätze von Parametereinstellungen in den Subsystemen vordefiniert, so dass ein jeweiliges Fahrverhalten des Motorrades durch die Subsysteme gesteuert wird. Eines der Subsysteme ist ein Leistungsbegrenzungssystem zur Begrenzung der Leistung des Motors.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Leistungssteuerungsvorrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, die auf einfache Weise eine Leistungsbegrenzung des Verbrennungsmotors sowohl bei einem elektronischen Gasdrehgriff bzw. einem elektronischen Gassystem wie auch bei einem konventionellen Gasdrehgriff mit mechanischem Gaszug ermöglicht.
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Die Aufgabe wird bei der eingangs genannten Leistungsbegrenzungsvorrichtung erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass der Gasdrehgriffsignalbegrenzer die Gasdrehgriffsignale für eine dauerhafte Leistungsbegrenzung oder Leistungsreduzierung auf eine festgelegte maximale Motorleistung beeinflusst.
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Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
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Das Einfügen eines Gasdrehgriffsignalbegrenzers in einen vorhandenen Signalweg bzw. in eine vorhandene Signalleitung ermöglicht das Beeinflussen und/oder Abändern des vom Gasdrehgriff erzeugten Steuer- oder Drehwinkelsignals oder Gasdrehgriffsignals, mit dem die Stellung der Drosselklappeneinheit mit der zumindest einen Drosselklappe verändert wird bzw. die Steuerung der Einspritzmenge der Einspritzeinrichtung vorgenommen wird. Dieses Anbringen oder Einfügen des Gasdrehgriffsignalbegrenzers, der einen festen Widerstand, ein Potentiometer oder eine elektronische Schaltung aufweisen kann oder von diesen gebildet sein kann, kann dauerhaft oder auch nur vorübergehend erfolgen, wobei z. B. gesetzliche Vorschriften und Regelungen bezüglich maximaler Motorleistung mittels der Signalbeeinflussung zu erfüllen sind. Ein solcher Gasdrehgriffsignalbegrenzer kann an einem vorhandenen Motorrad nachträglich als Einbauteil eingebaut werden oder schon bei der Fertigung des Motorrades eingebaut werden.
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Zweckmäßigerweise ist der Gasdrehgriffsignalbegrenzer an einer Trennstelle der Signalleitung in die Signalleitung eingesetzt oder eingebunden. Dies erfolgt z. B. durch Durchtrennen der originalen Signalleitung. Der Gasdrehgriffsignalbegrenzer wird zwischen die durchtrennten Leitungsenden beispielsweise gesteckt, geklemmt oder verlötet.
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Alternativ dazu kann eine die vorhandene Signalleitung ersetzende Austauschsignalleitung den Gasdrehgriffsignalbegrenzer enthalten. Eine solche Austauschsignalleitung ersetzt z. B. die am Motorrad vorhandene Signalleitung zwischen dem Gasdrehgriff und dem Motorsteuergerät oder zwischen einem Drosselklappensensor, der die Stellung des Gasdrehgriffs indirekt erfasst oder widergibt, und dem Motorsteuergerät. Die den Gasdrehgriffsignalbegrenzer enthaltende Austauschsignalleitung kann die vorhandene Signalleitung zumindest teilweise oder auch vollständig ersetzen.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, dass der Gasdrehgriffsignalbegrenzer in die Signalleitung eingebunden ist, insbesondere mit der Signalleitung durch Löten, Anklemmen oder Anstecken verbunden ist.
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Zweckmäßigerweise kann der Gasdrehgriffsignalbegrenzer in Einbaustellung versiegelt und/oder gegen Zugriff und/oder gegen Abänderung eines eingestellten Wertes geschützt sein. Damit kann eine unbefugte Manipulation weitgehend ausgeschlossen werden oder zumindest erschwert werden.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform verbindet die Signalleitung entweder den Gasdrehgriff mit der Motorsteuereinheit, die mittels der Steuersignale eine Drosselklappen-Verstelleinheit der Drosselklappeneinheit steuert. Alternativ hierzu verbindet die Signalleitung einen Drosselklappensensor mit der Motorsteuereinheit, wobei der Gasdrehgriff insbesondere über eine Gaszugverbindung die Drosselklappeneinheit verstellt und der Drosselklappensensor die Gasdrehgriffsignale an der Drosselklappeneinheit erfasst und die Motorsteuereinheit mittels ihrer Steuersignale die Einspritzeinrichtung steuert.
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Gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel ist vorgesehen, dass die Signalleitung die Gasdrehgriffsignale vom Gasdrehgriff bzw. vom Drosselklappensensor zur Motorsteuereinheit auf zwei Signalkanälen redundant überträgt. Die zwei Signalkanäle arbeiten insbesondere elektrisch getrennt und werden von zwei elektrischen Leitungen dargestellt. Damit können aufgrund von Plausibilitätsprüfungen beim Vergleich der Gasdrehgriffsignale in den zwei Signalkanälen bei möglicherweise auftretenden Störungen am Gasdrehgriff unerwünschte Betriebszustände vermieden werden.
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Eine zweckmäßige Ausführungsform sieht vor, dass das mechanische oder elektronische Potentiometer die Gasdrehgriffsignale des Gasdrehgriffs auf einen einstellbaren oder festgelegten Maximalwert begrenzt, dem die Motorsteuereinheit eine begrenzte maximale Öffnungsstellung der Drosselklappeneinheit zuordnet. Ein solcher festgelegter oder einstellbarer Maximalwert kann z. B. durch Versuche bestimmt werden oder kann z.B. für unterschiedliche maximale Öffnungswinkel der Drosselklappen eingestellt werden, so dass anforderungsgemäß unterschiedliche maximale Leistungsstufen des Motors einstellbar sind.
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Weiterhin kann bei einem Widerstand mit einem festen Widerstandswert vorgesehen sein, dass der feste Widerstand die Gasdrehgriffsignale des Gasdrehgriffs auf einen festgelegten Maximalwert begrenzt, dem die Motorsteuereinheit eine begrenzte maximale Öffnungsstellung der Drosselklappeneinheit zuordnet.
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In bevorzugter Ausführungsform ist vorgesehen, dass die elektronische Schaltung einen Mikrocontroller aufweist, der die vom Gasdrehgriff empfangenen Gasdrehgriffsignale verarbeitet und zur Motorsteuereinheit ausgibt. Ein Mikrocontroller bietet gegenüber einem festen Widerstand oder einem Potentiometer vielfältige Einstell- und Signalverarbeitungsmöglichkeiten.
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Zweckmäßigerweise ist vorgesehen, dass die elektronische Schaltung mehrere unabhängig voneinander arbeitende Mikrocontroller und die Signalleitung mehrere jeweils einem der Mikrocontroller zugeordnete Signalkanäle aufweist und dass jeder der Mikrocontroller die auf dem zugeordneten Signalkanal vom Gasdrehgriff empfangenen Gasdrehgriffsignale verarbeitet und zur Motorsteuereinheit ausgibt.
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Es ist bevorzugt, dass die elektronische Schaltung oder jeder Mikrocontroller die erfassten Gasdrehgriffsignale nach einer gespeicherten Kennlinie umformt und zum Motorsteuergerät ausgibt. Eine solche Kennlinie erweitert gegenüber einem Festwert die Möglichkeiten zur Leistungsänderung. Die Kennlinie kann fahrzeugspezifisch erstellt werden und kann insbesondere aufgrund der drei folgenden Parameter gebildet werden:
- a) Gasdrehgriffsignal bei völlig geschlossenem Gasdrehgriff
- b) Gasdrehgriffsignal bei ganz geöffnetem Gasdrehgriff
- c) Gasdrehgriffsignal bei gewünschter Maximalleistung.
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Eine weitere bevorzugte Ausgestaltung sieht vor, dass die Motorsteuereinheit die auf den beiden Signalkanälen redundant übertragenen Gasdrehgriffsignale vergleicht und überprüft und bei unzulässigen gegenseitigen Abweichungen den Drosselklappenstellmotor für eine begrenzte Drosselklappenstellung betreibt. Eine solche begrenzte Drosselklappenstellung kann einer stark reduzierten Leistungsabgabe des Motors entsprechen, so dass z. B. nur mit geringer Geschwindigkeit gefahren werden kann.
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Nachfolgend wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen einer erfindungsgemäßen Leistungssteuerungsvorrichtung unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert. Es zeigt:
- 1 in einer schematischen Darstellung ein Ausführungsbeispiel einer Leistungssteuerungsvorrichtung eines Verbrennungsmotors eines Motorrades; und
- 2 in einer schematischen Darstellung ein weiteres Ausführungsbeispiel der Leistungssteuerungsvorrichtung eines Verbrennungsmotors eines Motorrades.
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1 zeigt in schematischer Darstellung einen Drosselklappenkörper 1 eines Verbrennungsmotors eines motorisierten Zweirades oder Motorrades mit einer im Beispiel vier Drosselklappen 2 aufweisenden Drosselklappeneinheit 3 eines Vierzylinder-Verbrennungsmotors, die auf einer gemeinsamen Welle 4 befestigt sind und von einem Drosselklappenstellmotor 5 über die Welle 4 verstellbar sind. Steuersignale zum Verstellen oder Verschwenken der Drosselklappen 2 werden an einem elektronischen Gasdrehgriff 6 als Gasdrehgriffsignale erzeugt und über eine Signalleitung 7 an eine Motorsteuereinheit (electronic control unit oder ECU) 8 und von dieser z. B. über eine weitere Signalleitung 9 an den Drosselklappenstellmotor 5 übertragen. Die Signalleitung 7 weist einen Gasdrehgriffsignalbegrenzer 10, der z. B. ein Potentiometer enthält oder von einem Potentiometer gebildet ist, zwischen dem Gasdrehgriff 6 und der Motorsteuereinheit 8 auf. Der Gasdrehgriffsignalbegrenzer 10 ist in die Signalleitung 7 eines handelsüblichen Motorrades eingefügt. Eine Verbindung zwischen dem Gasdrehgriffsignalbegrenzer 10 und der originalen Signalleitung 7 kann dadurch hergestellt werden, dass der Gasdrehgriffsignalbegrenzer 10 bzw. das Potentiometer mit den beiden losen Leitungsenden der Signalleitung 7, die an einer Trennstelle in der Signalleitung 7 vorhanden sind, wahlweise durch Löten, durch Anstecken oder durch Anklemmen verbunden wird.
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Während bei einem handelsüblichen Motorrad ohne Zwischenschaltung eines solchen Gasdrehgriffsignalbegrenzers 10 der Drosselklappenstellmotor 5 entsprechend der Verstellung des Gasdrehgriffs 6 die Drosselklappen 2 zwischen einer Leerlaufstellung und einer Stellung für eine Nenn- oder Höchstleistung verstellt, ist der zwischengeschaltete Gasdrehgriffsignalbegrenzer 10 in der Lage, entsprechend seiner Einstellung oder festen Programmierung die vom Gasdrehgriff 6 erzeugten Gasdrehgriffsignale derart zu beeinflussen und abzuändern, dass die Motorsteuereinheit 8 die Drosselklappen 2 über den Drosselklappenstellmotor 5 in ihrer maximalen Öffnungsstellung bzw. ihrem maximalen Öffnungswinkel beschränkt und damit auch die maximale Leistung des Motors begrenzt. Eine solche Leistungsbegrenzung kann z. B. aufgrund gesetzlicher Regelungen vorgegeben sein.
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Aufgrund unterschiedlicher Signaländerungen durch auf unterschiedliche Werte voreingestellte Gasdrehgriffsignalbegrenzer 10 können somit unterschiedliche maximale Öffnungswinkel der Drosselklappen 2 eingestellt werden und der Motor kann wahlweise auf jeweilige Leistungsvarianten eingeschränkt werden.
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Die Signalleitung 7 kann auch als Austauschsignalleitung vorgesehen sein, die mit ihrem angebrachten oder eingebauten Gasdrehgriffsignalbegrenzer 10 gegen die ursprünglich vorhandene Signalleitung ausgetauscht wird. Grundsätzlich gestattet eine solche Umrüstlösung die nachträgliche Leistungsveränderung und Leistungsbegrenzung, die aber ohne großen Aufwand auch wieder rückgängig gemacht werden kann.
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Die Anbringung des Gasdrehgriffsignalbegrenzers 10 am Fahrzeug kann fahrzeugspezifisch erfolgen. So kann der Gasdrehgriffsignalbegrenzer 10 z. B. mittels zumindest einer Schelle an einem vorhandenen Kabelbaum befestigt werden.
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Bei einer weiteren abgewandelten Ausführungsform der Leistungssteuerungsvorrichtung ist der Gasdrehgriff 6 auch über eine Kabelverbindung mit der Motorsteuereinheit (ECU) 8 verbunden. Von dem Gasdrehgriff 6 wird ein elektrisches Steuersignal, Drehwinkelsignal oder Gasdrehgriffsignal ausgegeben, das analog dem jeweiligen Drehwinkel des Gasdrehgriffs 6 ist. Die Motorsteuereinheit 8 verwendet dieses Signal neben anderen Parametern, um den Drosselklappenstellmotor 5 der Drosselklappen 2 anzusteuern und die Leistung des Verbrennungsmotors zu regeln. Um bei möglicherweise auftretenden Störungen des Gasdrehgriffs 6 unerwünschte Betriebszustände zu vermeiden, ist das Gasdrehgriffsignal vom Gasdrehgriff 6 in der Regel redundant bzw. doppelt ausgeführt. Die beiden Signalkanäle arbeiten elektrisch getrennt und autark voneinander. Die Motorsteuereinheit 8 vergleicht und überprüft die beiden Drehwinkelsignale oder Gasdrehgriffsignale auf Plausibilität. Bei nicht passenden Signalen wird der Verbrennungsmotor bzw. der Drosselklappenstellmotor 5 in einem Störmodus betrieben, wodurch ein erhöhter Leistungsabruf verhindert wird und somit gefährliche Fahrsituationen reduziert werden können. Die Drehwinkelsignale oder Gasdrehgriffsignale des Gasdrehgriffs 6 sind somit bestimmend für die abgegebene Leistung des Verbrennungsmotors.
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Der elektrische Weg oder Signalweg vom Gasdrehgriff 6 über die Motorsteuereinheit 8 zum Drosselklappenstellmotor 5 kann als virtueller Gaszug bezeichnet werden.
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Der Anschluss für einen Signalkanal besteht in der Regel aus drei Adern:
- 1 - Bezugspunkt/Masse
- 2 - Versorgungsspannung
- 3 - Drehwinkelsignal oder Gasdrehgriffsignal
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Um die Motor- oder Fahrzeugleistung kontrolliert reduzieren zu können, ist als Gasdrehgriffsignalbegrenzer 10 eine elektronische Schaltung vorgesehen, die zwischen dem Gasdrehgriff 6 und der Motorsteuereinheit 8 elektrisch eingeschleift oder zwischengeschaltet wird. Die elektronische Schaltung 10 wird im Folgenden als „elektronische Gasdrehgriff-Begrenzung“ oder „EGB“ bezeichnet.
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Die EGB besteht auch aus zwei unabhängig voneinander arbeitenden elektrisch getrennten Schaltungen, um die Redundanz und somit die Sicherheit bei elektrischen Störungen bereitzustellen und fortzuführen.
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Die Elektronik der EGB bezieht die Spannungsversorgung aus der Versorgungsspannung des Gasdrehgriffs 6. Kernstück eines EGB-Kanals ist ein Mikrocontroller, der das Drehwinkelsignal oder Gasdrehgriffsignal des Gasdrehgriffs 6 erfasst und nach einer hinterlegten Kennlinie umformt. Das umgeformte oder manipulierte Gasdrehgriffsignal wird zur Motorsteuereinheit 8 ausgegeben und simuliert einen weniger geöffneten Gasdrehgriff 6. Da die Drehung des Gasdrehgriffs 6 analog zur Leistungsabgabe des Motors ist, wird eine Leistungsreduzierung herbeigeführt. Die EGB wird fahrzeugspezifisch auf die elektrischen Signale und die gewünschte maximale Leistung des Motors angepasst.
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Dazu sind folgende drei Parameter erforderlich:
- a) Gasdrehgriffsignal bei völlig geschlossenem Gasdrehgriff
- b) Gasdrehgriffsignal bei ganz geöffnetem Gasdrehgriff
- c) Gasdrehgriffsignal bei gewünschter Maximalleistung
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Aus diesen Werten generiert die EGB die erforderliche Kennlinie, um die gewünschte Leistungsreduzierung zu realisieren.
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Ein maximaler Signalwert zur Leistungsreduzierung wird anhand von Faktoren wie Zylinderanzahl des Motors, Hubraum, originale Ausgangsleistung usw. eingestellt. So liegt bei einem Motorrad mit einer Ausgangsleistung von z. B. über 90 kW die Drosselklappenöffnung bei einer Leistungsreduzierung auf 35 kW bei ca. 20 - 25% der maximalen Drosselklappenöffnung und bei einem Motorrad mit einer Ausgangsleistung von z. B. 40 kW bei ca. 80 - 85%.
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Bei dem in 2 dargestellten Ausführungsbeispiel ist der Gasdrehgriff 6 mit der Drosselklappeneinheit 3 über eine mechanische Gaszugverbindung 11 mit z. B. zwei Gaszügen verbunden und betätigt die Drosselklappen 2 direkt durch Verschwenken der Welle 4. Ein Drosselklappensensor 12 ist mit den Drosselklappen 2 bzw. der Welle 4 verbunden und erfasst die Stellung oder den Drehwinkel der Drosselklappen 2 und damit auch des über die mechanische Gaszugverbindung 11 angekoppelten Gasdrehgriffs 6. Eine Signalleitung 7 verbindet den Drosselklappensensor 12 mit der Motorsteuereinheit (ECU) 8. Die Motorsteuereinheit 8 ist über eine Signalleitung 13 mit einer Einspritzeinrichtung 14 verbunden.
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Die Leistungsänderung des Motors erfolgt über eine Abänderung des Ausgabesignals des Drosselklappensensors 12, welches die Einspritzdauer und somit die Einspritzmenge beeinflusst. Hierfür wird der Drehwinkel der Drosselklappen 2 über die Signalleitung 7 vom Drosselklappensensor 12 an die Motorsteuereinheit 8 geleitet, die ein Signal über die benötigte Benzinmenge an die Einspritzeinrichtung 14 weiterleitet. Drosselklappenstellung und Einspritzmenge stehen in einem Verhältnis, welches in der Motorsteuereinheit 8 hinterlegt ist.
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Durch die Abänderung des Signals vom Drosselklappensensor 12 zur Motorsteuereinheit 8 mittels eines Gasdrehgriffsignalbegrenzer 10, der in der Signalleitung 7 angeordnet ist, wird das Verhältnis von Drosselklappenstellung zu Einspritzmenge geändert. So kann z.B. bei 100% geöffneter Drosselklappenstellung eine reduzierte Einspritzmenge eingestellt werden, die bei einer Drosselklappenstellung von 50% erforderlich wäre. Diese Änderung oder Reduzierung der Einspritzmenge hat eine Leistungsänderung zur Folge. Im Falle eines nicht zündbarem Benzin-Luft-Gemisches, welches ein zu „mageres“ oder zu „fettes“ Mischungsverhältnis sein kann, können auch Drosselblenden eingesetzt werden, welche die Luftzufuhr beeinflussen und somit auch das Benzinluftgemisch.
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Die in der Beschreibung und anhand der Ausführungsbeispiele sowie in der Figur offenbarten einzelnen Merkmale können in beliebigen technisch zweckmäßigen Anordnungen und Gestaltungen mit dem Erfindungsgegenstand in seiner allgemeinen Form kombiniert werden.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Drosselklappenkörper
- 2
- Drosselklappe
- 3
- Drosselklappeneinheit
- 4
- Welle
- 5
- Drosselklappenstellmotor
- 6
- Gasdrehgriff
- 7
- Signalleitung
- 8
- Motorsteuereinheit
- 9
- Signalleitung
- 10
- Gasdrehgriffsignalbegrenzer
- 11
- Gaszugverbindung
- 12
- Drosselklappensensor
- 13
- Signalleitung
- 14
- Einspritzeinrichtung