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DE3019562C2 - - Google Patents

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DE3019562C2
DE3019562C2 DE3019562A DE3019562A DE3019562C2 DE 3019562 C2 DE3019562 C2 DE 3019562C2 DE 3019562 A DE3019562 A DE 3019562A DE 3019562 A DE3019562 A DE 3019562A DE 3019562 C2 DE3019562 C2 DE 3019562C2
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Germany
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tap
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light
accelerator pedal
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DE3019562A
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Reinhard Dipl.-Ing. 7314 Wernau De Filsinger
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Daimler Benz AG
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Daimler Benz AG
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Publication date
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    • F02D11/06—Arrangements for, or adaptations to, non-automatic engine control initiation means, e.g. operator initiated characterised by non-mechanical control linkages, e.g. fluid control linkages or by control linkages with power drive or assistance
    • F02D11/10—Arrangements for, or adaptations to, non-automatic engine control initiation means, e.g. operator initiated characterised by non-mechanical control linkages, e.g. fluid control linkages or by control linkages with power drive or assistance of the electric type
    • F02D11/105—Arrangements for, or adaptations to, non-automatic engine control initiation means, e.g. operator initiated characterised by non-mechanical control linkages, e.g. fluid control linkages or by control linkages with power drive or assistance of the electric type characterised by the function converting demand to actuation, e.g. a map indicating relations between an accelerator pedal position and throttle valve opening or target engine torque
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
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  • Electrical Control Of Air Or Fuel Supplied To Internal-Combustion Engine (AREA)

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Steu­ ern der Drosselklappen- bzw. Einspritzpumpenstellung einer Brennkraftmaschine, insbesondere für ein Kraftfahrzeug, über ein Gaspedal und über ein von einer Stellgröße be­ tätigtes Stellglied, gemäß dem Oberbegriff des Patentan­ spruchs 1.
Es ist bereits eine gattungsgemäße Vorrichtung bekannt (DE-GM 19 67 935), mittels welcher die Steuerung der Drosselklappe auch noch unabhängig von der Stellung des Gaspedals erfolgen kann. Hierzu ist in der Wirkverbindung vom Gaspedal zur Drosselklappe noch ein Nachlaufverstär­ ker, ein elastisches Glied und ein über ein von einer Stellgröße betätigtes, als Magnetsystem ausgebildetes Stellglied vorgesehen, welches im Falle der Erregung einer seiner Magnetspulen über die Wirkverbindung die Drossel­ klappe in einer bestimmten Stellung festhält, und zwar auch dann, wenn in dieser Zeit das Gaspedal betätigt wird. Das Gaspedal ist in dieser Zeit also wirkungslos.
Sowohl bei der gattungsgemäßen als auch bei weiteren be­ kannten Ausführungen der Wirkverbindung zwischen Gaspedal und Drosselklappe bzw. anderen leistungsregulierenden Einrichtungen am Motor in Kraftfahrzeugen ist der Verlauf der Übertragungskennlinie zwar konstruktiv in gewissen Grenzen wählbar, nach abgeschlossener Konstruktion jedoch endgültig festgelegt. Aufgrund sehr unterschiedlicher An­ forderungen an den Verlauf der Übertragungskennlinie bei verschiedenen Situationen, wie Anfahren im niedrigsten Gang, Beschleunigungen bei mittleren und hohen Geschwindig­ keiten usw., kann eine feste Übertragungskennlinie nur einen wenig befriedigenden Kompromiß darstellen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung so auszubilden, daß die Übertragungskennlinie der Verbindung zwischen Gaspedal und Drosselklappe bzw. Einspritzpumpe den jeweiligen Erfordernissen anpaßbar verändert werden kann.
Diese Aufgabe wird bei einer gattungsgemäßen Vorrichtung dadurch gelöst, daß das Stellglied ein Funktionsgenerator ist, welcher eine von der Stellgröße abhängige Funktion für die Zuordnung der Drosselklappen - bzw. Ein­ spritzpumpenstellung zur Stellung des Gaspedals vorgibt.
Als wichtigste Größe für die Veränderung der Kennlinie wird die Fahrzeuggeschwindigkeit angesehen, welcher die Stellgröße zugeordnet ist, die jedoch von weiteren Größen wie Gangstellung, Fahrbahntemperatur usw. beeinflußt wer­ den kann.
Damit ist es beispielsweise möglich, bei sehr leistungs­ starken Fahrzeugen beim Anfahren eine sehr progressive Kennlinie und bei hoher Geschwindigkeit eine wenig progres­ sive bis degressive Kennlinie zu verwirklichen. Nicht zuletzt wäre eine solche Veränderung der Kennlinie auch von Vorteil für eine kraftstoffsparende Fahrweise.
Weitere Einzelheiten der Erfindung sind der nachstehenden Beschreibung dreier Ausführungsbeispiele anhand der Zeich­ nung zu entnehmen. Es zeigt
Fig. 1 ein Diagramm des Zusammenhangs zwischen Gaspedal und Drosselklappe,
Fig. 2 ein erstes Beispiel mit mechanischer Über­ tragung,
Fig. 3 ein zweites Beispiel mit elektronisch­ optischer Übertragung und
Fig. 4 eine Erweiterung des zweiten Beispiels.
Fig. 1 zeigt ein Diagramm verschiedener Übertragungs- Kennlinien zwischen Gaspedalstellung und Drosselklappen­ stellung. Auf der Abszisse ist die Stellung des Gaspedals P von unbetätigt (0) bis voll durchgetreten (100%) aufge­ tragen und auf der Ordinate die Stellung der Drosselklappe D von Leerlaufstellung (0) bis voll geöffnet (100%). Aus­ gehend von der dick ausgezogenen Geraden, welche eine lineare Übertragungskennlinie darstellt, haben die unterhalb dieser Geraden dargestellten Kenninien einen in Pfeilrichtung "p" immer progressiveren Verlauf und die oberhalb dieser Geraden dargestellten Kennlinien einen in Pfeilrichtung "d" immer degressiveren Verlauf.
Eine progressive Kennlinie ist dann gegeben, wenn im Anfangs­ bereich einer großen Änderung der Gaspedalstellung eine kleine Änderung der Drosselklappenstellung zugeordnet ist. Bei einer degressiven Kennlinie ist es genau umgekehrt. Allen Kennlinien gemeinsam sind Anfangspunkt und Endpunkt in Leerlauf- bzw. Vollgasstellung des Gaspedals.
Je nach Fahrzeuggeschwindigkeit soll nun die Übertragungs­ kennlinie - beispielsweise von sehr progressiv beim An­ fahren über linear bei mittlerer Geschwindigkeit bis sehr degressiv bei hoher Geschwindigkeit - geändert werden, was durch den gekrümmten Pfeil "v" symbolisiert wird.
Ein erstes Ausführungsbeispiel ist in Fig. 2 schematisch dargestellt.
Ein an sich bekannter Geschwindigkeitsgeber 1 mit der Fahr­ zeuggeschwindigkeit proportionaler Frequenz steuert einen Frequenz-Spannungs-Wandler 2 an, der seinerseits den Soll­ wert für einen an sich bekannten Stellungsregler 3 liefert. Am Stellungsregler 3 ist ein ebenfalls bekanntes Stellglied 4 angeschlossen, das in geeigneter Weise in die Kinematik der mechanischen Übertragungsteile eingreift.
In der dargestellten Ausführung wird eine Bandstahlfeder 5, deren eines Ende fest mit der Stellgliedachse 6 verbunden ist und das in der Nähe des anderen Endes in einem dreh­ baren Lager 7 längsverschiebbar geführt ist, durch die Drehung der Stellgliedachse 6 in verschiedene Formen ge­ bogen.
Auf der Bandstahlfeder 5 gleitet eine Rolle 8, deren Achse 9 sowohl mit der vom Gaspedal 10 kommenden Stange 11 als auch mit der zur Drosselklappe 12 führenden Stange 13 der­ art verbunden ist, daß die beiden Stangen 11 und 13 gegen­ einander verdrehbar sind.
Bei gerader Form der Bandstahlfeder 5 besteht ein etwa linearer Zusammenhang zwischen dem Weg der Stangen 11 und 13. Wird die Bandstahlfeder 5 durch das Stellglied 4 nach der Seite "p" gebogen, entsteht Progressivität, bei Biegung nach der Seite "d" Degressivität in der Übertragungskenn­ linie zwischen Gaspedal 10 und Drosselklappe 12.
In Fig. 3 wird die Abhängigkeit der Kennlinie von der Fahrzeuggeschwindigkeit durch die nachstehend beschriebene Schaltung mit einer an sich bekannten Nachlaufregelung bei "elektronischem Gaspedal" dargestellt. Ein Gaspedal 14 wirkt auf einen Sollwertgeber 15 ein, dessen Ausgangs­ signal dem nichtinvertierenden Eingang des Operationsver­ stärkers 16 zugeführt wird.
Vom Ausgang des Operationsverstärkers 16 führen zwei parallel­ geschaltete Spannungsteiler 26 und 27 zum Bezugspotential der Schaltung. Im ersten Spannungsteiler 26 ist zwischen Verstärkerausgang und Abgriff ein Widerstand 24 und zwischen Abgriff und Bezugspotential die Reihenschaltung eines lichtempfind­ lichen Widerstandes 21 mit einer zum Bezugspotential hin stromdurchlässigen Diode 23 geschaltet. Im zweiten Spannungs­ teiler befindet sich zwischen Verstärkerausgang und Abgriff ein Widerstand 25 und zwischen Abgriff und Bezugspotential ein lichtempfindlicher Widerstand 22. Der Abgriff des ersten Spannungsteilers 26 ist mit dem invertierenden Eingang des Operationsverstärkers 16 verbunden, der Abgriff des zweiten Spannungsteilers 27 führt zu einem nicht mehr dargestellten Stellglied der Drosselklappe.
Das Signal eines Fahrgeschwindigkeitsgebers 17, eine der Fahrgeschwindigkeit proportionale Frequenz, wird in einem Frequenz-Spannungs-Wandler 18 in eine analoge elektrische Größe, die Stellgröße, umgewandelt, z. B. in eine Gleich­ spannung, welche an eine Lampe 20 angelegt wird. Deren Leuchtstärke wirkt auf die beiden lichtempfindlichen Wider­ stände 21, 22 der beiden Spannungsteiler 26 und 27 ein. Diese Stellgröße kann durch weitere hier nur angedeutete Größen, z. B. Getriebegangsstellung und Fahrbahntemperatur, beeinflußt werden.
Die Rückkopplung des Operationsverstärkers 16 wird durch den ersten Spannungsteiler 26 bestimmt.
Während der Spannungsteiler 26 in Abhängigkeit von der Leuchtstärke der Lampe 20 und damit im wesentlichen von der Fahrzeuggeschwindigkeit eine nicht lineare Rückkopp­ lung erzeugt, dient der zweite Spannungsteiler 27 durch eine geeignete Dimensionierung zur Verstärkungskompen­ sation.
Am Abgriff 28 wird der durch die erfindungsgemäße Schaltung beeinflußte Sollwert abgegriffen und dem nicht dargestellten Stellglied für die Drosselklappe zugeführt.
Durch die umgekehrt proportionale Kennlinie des Frequenz- Spannungs-Wandlers 18 wird eine mit steigender Fahrzeug­ geschwindigkeit immer schwächer werdende Progression zwischen Gaspedal und Drosselklappe erreicht.
Eine Änderung der Übertragungskennlinie kann mit der be­ schriebenen Schaltung entweder durch geeignete Ausbildung des Sollwertgebers 15 am Gaspedal 14 oder des Istwertgebers im Stellglied bzw. der Kennlinien beider Geber von "progressiv" über "linear" bis "degressiv" erzeugt werden.
Erfindungsgemäß ist die Abhängigkeit der Übertragungskenn­ linie von der Stellgröße in weiten Grenzen durch die Wahl folgender Parameter frei wählbar:
  • 1. Form der Kennlinie 19 des Frequenz-Spannungs- Wandlers 18,
  • 2. Optische Daten der Glühlampe/Leuchtdiode 20,
  • 3. Optische Kopplung zwischen Glühlampe/Leucht­ diode 20 und lichtempfindlichem Widerstand 21,
  • 4. Dimensionierung des Spannungsteilers 26.
In Fig. 4 ist eine Erweiterung des Ausführungsbeispiels nach Fig. 3 dargestellt.
Bei prinzipiell gleicher Funktionsweise wie bei der ersten Ausführungsform wird hier die Realisation auch degressiver Kennlinien auf elektronischem Weg erreicht.
Der Unterschied zu Fig. 3 besteht in der Ausbildung der beiden Spannungsteiler und in der Ansteuerung der licht­ empfindlichen Widerstände. Im ersten Spannungsteiler 33 ist zwischen Verstärkerausgang und Abgriff die Reihenschaltung eines ersten lichtempfindlichen Widerstandes 29 mit einer zum Abgriff hin stromdurchlässigen Diode 30 und zwischen Abgriff und Bezugspotential die Reihenschaltung eines zweiten lichtempfindlichen Widerstandes 21 mit einer zum Bezugspotential hin stromdurchlässigen Diode 23 geschaltet. Beiden Reihenschaltungen ist je ein Widerstand 39, 40 parallel geschaltet. Im zweiten Spannungsteiler 34 liegt zwischen Verstärkerausgang und Abgriff 35 ein erster licht­ empfindlicher Widerstand 32 und zwischen Abgriff und Bezugs­ potential ein zweiter lichtempfindlicher Widerstand 22.
Auf die beiden ersten lichtempfindlichen Widerstände 29, 32 beider Spannungsteiler 33, 34 wirkt die Leuchtstärke einer ersten Lampe 31 und auf die beiden zweiten lichtempfind­ lichen Widerstände 21, 22 beider Spannungsteiler wirkt die Leuchtstärke einer zweiten Lampe 20 ein. Beide Lampen 20, 31 sind auf der einen Seite miteinander verbunden und liegen an einer einstellbaren Spannung U M und führen auf der anderen Seite, mit je einer Diode 37, 38 in Reihen­ schaltung, zum Eingang der Stellgröße, wobei die erste Diode 38 in Richtung von der ersten Lampe 31 zum Eingang der Stellgröße und die zweite Diode 37 vom Eingang der Stellgröße zur zweiten Lampe 20 stromdurchlässig ist.
Durch die Wahl des Wertes der Spannung U M zwischen Bezugs­ potential und Maximalwert der Stellgröße wird der Über­ gang vom progressiven in den degressiven Regelbereich fest­ gelegt.
Ist die Stellgröße größer als U M , so fließt ein Strom durch die Diode 37 und die Glühlampe/Leuchtdiode 20, während die Diode 38 sperrt. Durch die optische Kopplung mit dem licht­ empfindlichen Widerstand 21 wird eine nicht lineare Rück­ kopplung erreicht, die zu einer progressiven Regelung führt.
Ist die Stellgröße jedoch kleiner als U M , so sperrt die Diode 37und die vorher gesperrte Diode 38 wird leitend.
Es fließt ein Strom durch die Lampe/Leuchtdiode 31. Durch die optische Kopplung mit dem lichtempfindlichen Widerstand 29 wird eine ebenfalls nicht lineare Rückkopplung erreicht, die jedoch aufgrund der Anordnung von lichtempfindlichem Widerstand 29 und Diode 30 innerhalb des Spannungsteilers 33 zu einer degressiven Regelung führt.
Der Spannungsteiler 34, bestehend aus den lichtempfindlichen Widerständen 22 und 32, dient auch hier zur Verstärkungs­ kompensation.
Der aus den Widerständen 39 und 40 bestehende Spannungs­ teiler dient zur Aufrechterhaltung der Rückkopplung, wenn die Spannung des Frequenz-Spannungs-Wandlers 18 gleich oder ähnlich der Spannung U M am Punkt 36 ist.
Am Punkt 35 wird der durch die erfindungsgemäße Schaltung beeinflußte Sollwert abgegriffen und dem Stellglied der Drosselklappe zugeführt.
Weitere Ausgestaltungen der Erfindung sind denkbar. Anstelle der Bandstahlfeder kann z. B. auch ein drehbarer Raumnocken Anwendung finden. Es ist auch möglich, die Übertragung in eine Microprozessor-Steuerung mit einzubeziehen.

Claims (9)

1. Vorrichtung zum Steuern der Drosselklappen- bzw. Einspritz­ pumpenstellung einer Brennkraftmaschine, insbesondere für ein Kraftfahrzeug, über ein Gaspedal und über ein von einer Stellgröße betätigtes Stellglied, dadurch gekennzeichnet, daß das Stellglied ein Funktionsgenerator ist, welcher eine von der Stellgröße abhängige Funktion für die Zuordnung der Drosselklappen- bzw. Einspritzpumpenstellung zur Stellung des Gaspedals vorgibt.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Stellgröße der Fahrzeuggeschwindigkeit zugeordnet ist.
3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Stellgröße mit einem wenigstens einer weiteren Größe zugeordneten Faktor variierbar ist.
4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß eine weitere Größe der Getriebegangstellung zuge­ ordnet ist.
5. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß eine weitere Größe der Fahrbahntemperatur zugeordnet ist.
6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Funktionsgenerator aus einer Bandstahlfeder (5) gebildet ist, deren eines Ende (6) drehbar und deren anderes Ende (7) drehbar und axial verschiebbar gelagert ist, wobei wenigstens ein Ende von einem mit einem Getriebemotor versehenen Stellglied (4), abhängig von der Stellgröße so gedreht wird, daß die Bandstahlfeder (5) je nach Biegerichtung eine von progressiv über linear bis degressiv verlaufende Kurve bildet, an welcher das Gestänge zwischen Gaspedal (10) und Drosselklappe (12) mit einem seiner Gelenke (9) ent­ langgeführt wird.
7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Funktionsgenerator aus einem Operationsverstärker (16) besteht, dessen nichtinvertie­ rendem Eingang ein der Gaspedalstellung zugeordnetes elektrisches Signal zuführbar ist und von dessen Aus­ gang zwei parallelgeschaltete Spannungsteiler (26, 27) mit durch die Stellgröße veränderbarem Teilverhältnis zum Bezugspotential der Schaltung führen, wobei der Abgriff des ersten Spannungsteilers (26, 33) zum in­ vertierenden Eingang des Operationsverstärkers und der Abgriff (28, 35) des zweiten Spannungsteilers (27, 34) zum Stellglied der Drosselklappe bzw. der Einspritzpumpe führt.
8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß beide Spannungsteiler (26, 27) zwischen Verstärker­ ausgang und Abgriff aus je einem Ohmschen Widerstand (24, 25) und zwischen Abgriff und Bezugspotential aus je einem lichtempfindlichen Widerstand (21, 22) bestehen, auf welchen eine gemeinsame Lampe (20) mit der Stell­ größe zugeordnete Leuchtstärke einwirkt, und daß im ersten Spannungsteiler (26) zwischen dem lichtempfind­ lichen Widerstand und dem Bezugspotential eine zum Bezugs­ potential hin stromdurchlässige Diode (23) geschaltet ist.
9. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß im ersten Spannungsteiler (33) zwischen Verstärker­ ausgang und Abgriff die Reihenschaltung eines ersten licht­ empfindlichen Widerstandes (29) mit einer zum Abgriff hin stromdurchlässigen Diode (30) und zwischen Abgriff und Bezugspotential die Reihenschaltung eines zweiten lichtempfindlichen Widerstandes (21) mit einer zum Bezugs­ potential hin stromdurchlässigen Diode (23) liegt, daß beiden Reihenschaltungen je ein Widerstand (39, 40) parallel geschaltet ist, daß im zweiten Spannungsteiler (34) zwischen Verstärkerausgang und Abgriff (35) ein erster (32) und zwischen Abgriff und Bezugspotential ein zweiter lichtempfindlicher Widerstand (22) liegt, daß auf die beiden ersten lichtempfindlichen Widerstände (29, 32) beider Spannungsteiler (33, 34) die Leuchtstärke einer ersten Lampe (31) und auf die beiden zweiten licht­ empfindlichen Widerstände (21, 22) beider Spannungsteiler (33, 34) die Leuchtstärke einer zweiten Lampe (20) ein­ wirkt, und daß beide Lampen (20, 31) auf der einen Seite miteinander verbunden sind und an einer einstellbaren Spannung U M liegen und auf der anderen Seite mit je einer Diode (37, 38) in Reihenschaltung zum Eingang der Stellgröße führen, wobei die erste Diode (38) in Richtung von der ersten Lampe (31) zum Eingang der Stellgröße und die zweite Diode (37) vom Eingang der Stellgröße zur zweiten Lampe (20) stromdurchlässig ist.
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