DE3103043A1

DE3103043A1 - Regelsystem

Info

Publication number: DE3103043A1
Application number: DE19813103043
Authority: DE
Inventors: Paul Solihull West Midlands Weston
Original assignee: Lucas Industries Ltd
Current assignee: ZF International UK Ltd
Priority date: 1980-01-30
Filing date: 1981-01-30
Publication date: 1981-12-10
Also published as: JPS56121836A; IT8119449A0; US4392502A; IT1135253B; FR2477228A1; JPS6127570B2; FR2477228B1

Description

HOEGER, STELLRECHT &'PARTNER

PATENTANWÄLTE UHLANDSTRASSE 14 c ■ D 7O00 STUTTGART 1

A 44 510 b Anmelderin:

5-7~ I⁸⁹ mal Lucas Industries Limited

27. Januar 1981 _{Great Ring street}

Birmingham B19 2XF Vereinigtes Königreich

Regelsystem

Die Erfindung betrifft ein Regelsystem für die Drosselklappenstellung bei einer Brennkraftmaschine mit einem eine Drosselklappe aufweisenden Vergaser und mit einem Gaspedal, das mit der Drosselklappe über einen Verbindungsmechanismus verbunden ist.

Die Wirtschaftlichkeit von Brennkraftmaschinen hinsichtlich des Kraftstoffverbrauchs kann durch den Einsatz moderner Technologien wesentlich verbessert werden, wenn man diese zur exakten Kontrolle der Kraftstoffzufuhr und der Zündvorgänge einsetzt. Außerdem werden derzeit Fortschritte in der Wirtschaftlichkeit erreicht, indem man stufenlose mechanische Getriebe einsetzt. Im allgemeinen wird jedoch noch immer Kraftstoff verschwendet, da die.Fahrer die Drosselklappe des Vergasers weiter öffnen, als dies bei der betreffenden Motordrehzahl, Fahrgeschwindigkeit und Belastung der Brennkraftmaschine erforderlich ist.

Ausgehend vom Stande der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, den Kraftstoffverbrauch von Brennkraftmaschinen in Fahrzeugen dadurch noch weiter zu verringern, daß eine exakte Regelung der Stellung der Drosselklappe im Sinne einer möglichst wirtschaft-

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lichen Stellung der Drosselklappe erfolgt.

Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung bei einem Regelsystem der eingangs beschriebenen Art dadurch gelöst, daß der Verbindungsmechanismus ein erstes bewegliches Element aufweist, das mit dem Gaspedal verbunden ist, sowie ein zweites, bewegliches Element, das mit der Drosselklappe verbunden ist, und außerdem erste Federeinrichtungen, durch die das erste und das zweite bewegliche Element derart miteinander verbunden sind, daß die ersten Federeinrichtungen durch Niedertreten des Gaspedals, zum öffnen der Drosselklappe spannbar sind, daß Begrenzungseinrichtungen vorgesehen sind, durch die das Zusammenziehen der Enden der ersten Federeinrichtungen bei Freigabe derselben auf einen vorgegebenen Mindestabstand begrenzbar ist, daß zweite Federeinrichtungen vorgesehen sind, durch die die Drosselklappe in Schließrichtung vorspannbar ist, derart, daß die Drosselklappe bei Freigabe des.Gaspedals und bei Entspannung der ersten Federeinrichtung durch die zweiten Federeinrichtungen in die Schließstellung schwenkbar ist, daß eine Kurvenbahn vorgesehen ist, daß ein Kurvenabtaster vorgesehen ist, der an dem zweiten beweglichen Element montiert ist, und durch die ersten Federeinrichtungen zum Begrenzen des öffnens der Drosselklappe entsprechend der Position der Kurvenbahn in Kontakt mit letzterer gehalten ist, daß ein Servomotor, vorgesehen ist, der in Antriebsverbindung mit der Kurvenbahn steht, daß die Kurvenbahn entsprechend einem vorgegebenen, angestrebten, nicht-linearen Zusammenhang zwischen der Öffnung

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äer Drosselklappe und der Verstellung der Kurvenbahn durch den Servomotor ausgebildet ist und daß Regeleinrichtungen vorgesehen sind, durch die der Servomotor zum Verstellen der Kurvenbahn in Abhängigkeit von mindestens einem Betriebsparameter eines mit der Brennkraftmaschine ausgerüsteten Fahrzeugs ansteuerbar ist.

Dabei hat es sich als vorteilhaft erwiesen, wenn das Regelsystem eine Einheit für die geringste Verstellung der Drosselklappe umfaßt, welche von zwei Signalen, die einer "wirtschaftlichen" Stellung der Drosselklappe bzw. der Differenz zwischen einer maximalen Motordrehzahl und der tatsächlichen Motordrehzahl entsprechen, 'wobei durch das Ausgangssignal der Einheit für die geringste Verstellung der Servomotor über eine Positionsregelschleife ansteuerbar ist. Vorteilhafte Ergebnisse erhält man aber auch, wenn die Regeleinrichtungen lediglich eine Regelschleife für die Motordrehzahl enthalten.

Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung werden nachstehend anhand von Zeichnungen.noch näher erläutert und/oder sind Gegenstand von Unteransprüchen. Es zeigen:

Fig. 1 eine schematische Darstellung eines Regelsystems gemäß der Erfindung für die Stellung der Drosselklappe bei einer Brennkraftmaschine und

*) jeweils das kleinere auswählt, _ g _

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Fig. 2 ein Blockschaltbild der Regeleinrichtungen des Systems gemäß Fig. 1.

Die schematische, teilweise als Blockschaltbild gestaltete Darstellung gemäß Fig. 1 zeigt im einzelnen als Bedienungselement für den Fahrer ein Gaspedal 10/ welches über ein Kabel 11 mit einem Hebel 12 verbunden ist, mit dem ein Potentiometer 13 mechanisch verbunden ist, so daß ein Wandler erhalten wird, mit dessen Hilfe ein elektrisches Signal erzeugbar ist, das dem vom Fahrer gewünschten "Gas" entspricht. Der Hebel 12 ist dabei schwenkbar mit einem Verbindungselement 14 verbunden, welches eine Zugfeder 15 trägt, deren eines Ende mit.dem Verbindungselement 14 (oder mit dem Hebel 12) verbunden ist und deren anderes Ende mit einem Drosselklappenhebel 16 verbunden ist. Der Hebel 16 ist um eine Achse schwenkbar, die im Abstand von und parallel zu der Achse des Hebels 12 angeordnet ist, und ist mechanisch mit der Drosselklappe in einem Vergaser 17 sowie mit einem Drosselklappen-Potentiometer .18 verbunden. Ein Kugellager 19, welches an dem Hebel 16 montiert ist, wird durch die Kraft der Zugfeder 15 in Kontakt mit einer Kurvenscheibe 20 gehalten, die.auf der Welle einer Motor/ Getriebe-Einheit 21 sitzt. Die Kurvenscheibe 20 kann dabei, wie die Zeichnung zeigt, ein Teilstück 20a mit einem nahezu konstanten Radius aufweisen, während ihr restlicher Teil 20b so ausgebildet ist, daß sich für das als Abtastelement dienende Kugellager 19 bei laufender Einheit 21 eine schnellere Änderung des radialen Abstands von der Welle desselben.ergibt. Auf den Hebel

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16 wirkt ferner eine schwache Rückholfeder 22 ein, die die Tendenz hat, die Drosselklappe in ihrer Schließstellung zu schwenken.

Die Potentiometer 13 und 18 liefern Eingangssignale für einen Steuer- bzw. Regelkreis 23, der auf der Grundlage eines Mikroprozessors aufgebaut ist und dem außerdem Eingangssignale von einem Wandler 24 für die Motordrehzahl und von einem Wandler 25 für die Drehzahl eines Rades eines Straßenfahrzeugs zugeführt werden. Der Steuerkreis 23 umfaßt gemäß Fig. 2 eine Tabelleneinheit 26, einen Kreis 27 für die geringste Verstellung (lowest wins circuit), Phasenkompensationseinheiten 28 und 29, Differenzverstärker 30 und 31 sowie einen Leistungsverstärker 32.

Das Steuer- bzw. Regelsystem arbeitet dabei so, daß die wirtschaftlichste Stellung der Drosselklappe in der Tabelleneinheit 26 in Abhängigkeit von den Ausgangssignalen der Wandler 25 (Radgeschwindigkeit) und 13 (Stellung des Gaspedals 10) bestimmt wird.'

In der Tabelleneinheit 26 wird dabei auch ein Signal erzeugt, welches der maximalen Motordrehzahl entspricht und von dem in dem Differenzverstärker 31 das der tatsächlichen Motordrehzahl entsprechende Ausgangssignal des Wandlers 24 abgezogen wird. Das dabei erhaltene Differenzsignal auf einer Leitung 34 wird dann in dem Phasenkompensationsnetzwerk 28 verarbeitet und von der Einheit 27 zu dem Differenzverstärker 30 weitergeleitet. Dort wird vom Ausgangssignal des Kreises 27 ein der. tatsächlichen Position

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der Drosselklappe entsprechendes.Ausgangssignal des Potentiometers 18 abgezogen.

Das auf die beschriebene Weise erhaltene Differenzsignal wird dann über die Phasenkompensationseinheit 29 dem Leistungsverstärker 32 zugeführt, der nunmehr die Motor/Getriebe-Einheit 21 bis zum..Erreichen der betreffenden Position antreibt. Die Kreise 30,29,32,21 und 18 bilden zusammen mit dem. mechanischen Gelenkhebelmechanismus gemäß Fig. 1 ein rückgekoppeltes Regelsystem für die Drosselklappe des Vergasers 17.

Die maximale Motordrehzahl wird so gewählt, daß sich für die aus Brennkraftmaschine und Getriebe bestehende Antriebseinheit ein wirtschaftlicher Betrieb ergibt, wobei für die Null-Stellung des Gaspedals eine geeignete Leerlaufdrehzahl programmiert ist. Das Differenzsignal für die Motordrehzahl auf der Leitung 34 wird dabei in der Phasenkompensationseinheit 28 so aufbereitet, daß sich in der Rückkopplungsschleife, ein Stellsignal ergibt, welches einem Winkel der Drosselklappe entspricht, der unabhängig von der Motortemperatur und der Belastung des. Motors durch Hilf«aggregate zu der gewünschten. Leerlaufdrehzahl führt. Die von der Zugfeder 15 beim Niedertreten des Gaspedals to auf den Hebel 16 ausgeübte Kraft stellt sicher, daß.das Kugellager 19 der Kurvenscheibe 20 folgt bzw. an dieser anliegt, wobei.durch die Ausgestaltung des Teilstücks 20a.sichergestellt ist, daß für die Stellung der. Drosselklappe.in der Nähe der Schließstellung derselben eine sehr feine Regelung erhalten wird. Wenn das Gaspedal 10 freigegeben wird,

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dann kann aufgrund der Federvorspannung durch die Feder 9 für das Gaspedal 10 der.Hebel 14 in direkten Kontakt mit dem Hebel 16 gedrückt, werden, so daß dieser zum Schließen der Drosselklappe verschwenkt wird/ .falls der Motor der Motor/Getriebe-Einheit 21 ausfällt und den Hebel 16 nicht entsprechend verschwenkt. Auf diese Weise ist auch im Störfall ein sicherer Betrieb gewährleistet.

Bei einem abgewandelten Ausführungsbeispiel (nicht dargestellt) werden das Potentiometer 18, der Verstärker 30, der Kreis 27 und eine der Phasenkompensationseinheiten 28 bzw. 29 weggelassen, so daß der Leistungsverstärker 32 die Motor/Getriebe-Einheit in Abhängigkeit von. dem Differenzsignal steuert, das sich aus der Differenz der maximalen Motordrehzahl und der tatsächlichen Motordrehzahl ergibt.

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Leerseite

Claims

HOEGER, STELLRECHT & PARTNER

PA Γ E N T Λ N W A I. T E UHLANDS rWASSt 14 c U 7OOCI STUTTGART 1 O "j Π O Π /,

A 44 510 b Anmelderin:

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27. Januar 1981 Great King Street

Birmingham B19 2XF Vereinigtes Königreich

Patent ansprüche

Regelsystem für die Drosselklappenstellung bei einer Brennkraftmaschine mit einem eine Drosselklappe aufweisenden Vergaser und mit einem Gaspedal, das mit der Drosselklappe über einen Verbindungsmechanismus verbunden ist, dadurch gekennzeichnet , daß der Verbindungsmechanismus ein erstes bewegliches Element (12) aufweist, das mit dem Gaspedal (10) verbunden ist, sowie ein zweites bewegliches Element (16), das mit der Drosselklappe verbunden ist, und außerdem erste Federeinrichtungen (15), durch die das erste und das zweite bevegliche Element (12,16) derart miteinander verbunden sind, daß die ersten Federeinrichtungen (15) durch Niedertreten des Gaspedals (10) zum öffnen der Drosselklappe spannbar sind/ daß Begrenzungseinrichtungen (14) vorgesehen sind, durch die das Zusammenziehen der Enden der ersten Federeinrichtungen (15) bei Frei- · gäbe derselben auf einen vorgegebenen Mindestabstand begrenzbar ist, daß zweite Federeinrichtungen (22) vorgesehen sind, durch die die Drosselklappe in Schließrichtung vorspannbar ist, derart₍ daß die Drosselklappe bei Freigabe des Gaspedals

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(10) und bei Entspannung der ersten Federeinrichtung (15) durch die zweiten Pedereinrichtungen (22) in die Schließstellung schwenkbar ist, daß eine Kurvenbahn (20) vorgesehen ist, daß ein Kurvenabtaster (19)" vorgesehen ist, der an dem zweiten beweglichen Element (16) montiert ist und durch die ersten Federeinrichtungen (15) zum Begrenzen des öffnens der Drosselklappe entsprechend der Position der Kurvenbahn (20) in Kontakt mit letzterer gehalten ist, daß ein Servomotor (21) vorgesehen ist, der in Antriebsverbindung mit der Kurvenbahn steht, daß die Kurvenbahn (20) entsprechend einem vorgegebenen, angestrebten, nicht-linearen Zusammenhang zwischen der Öffnung der Drosselklappe und der Verstellung der Kurvenbahn (20) durch den Servomotor (21) ausgebildet ist und daß Regeleinrichtungen (Fig. 2) vorgesehen sind, durch die der Servomotor (21) zum Verstellen der Kurvenbahn (20) in Abhängigkeit von mindestens einem Betriebsparameter eines mit der Brennkraftmaschine ausgerüsteten Fahrzeugs ansteuerbar ist.
2. Regelsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß dritte Federeinrichtungen (9) vorgesehen sind, durch die das Gaspedal (10) in eine Ruhestellung rückführbar" ist, die sich am oberen Ende seines Betätigungshubes befindet, und daß Anschlageinrichtungen vorgesehen sind, mit deren Hilfe die Bewegung des Gaspedals (10) aufgrund der durch die dritten Federeinrichtungen (9) ausgeübten Vorspannung begrenzbar ist.

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3. Regelsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kurvenbahn (20) derart, ausgebildet ist, daß sich bei geringer öffnung der Drosselklappe in Abhängigkeit von der Stellbewegung des Servomotors (21) eine kleinere Verstellung ergibt als bei weiter öffnung der Drosselklappe.
4. Regelsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Regeleinrichtungen Bezugssignalerzeugungseinrichtungen (26) aufweisen, durch die ein Bezugssignal erzeugbar ist, welches mit dem mindestens einen Betriebsparameter verknüpft ist, daß die Regeleinrichtungen Positionsabtasteinrichtungen (18) aufweisen, mit deren Hilfe ein der Stellung der Drosselklappe entsprechendes Rückkopplungssignal erzeugbar ist, daß die Regeleinrichtungen Differenzverstärkereinrichtungen (30,31) aufweisen, denen das Bezugssignal bzw. das Rückkopplungssignal zuführbar sind,und daß die Regeleinrichtungen Ansteuereinrichtungen . (32) für den Servomotor (21) aufweisen, durch die der Servomotor in Abhängigkeit vom Ausgangssignal der Differenzverstärkereinrichtungen (30,31) derart ansteuerbar ist, daß eine Annäherung an das Bezugssignal erfolgt. .
5. Regelsystem nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die auf.das Ausgangssignal der Differenzverstärkereinrichtungen (30) ansprechenden Ansteuereinrichtungen für den Servomotor (21) einen Phasenkompensationskreis (29) und einen Leistungsverstärker (32) umfassen.

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6. Regelsystem nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Bezugssignalerzeugungseinrichtungen Signalerzeugungseinrichtungen (27) umfassen, mit deren Hilfe ein Signal erzeugbar ist, welches in Abhängigkeit von den gemessenen Werten der Fahrzeuggeschwindigkeit und der Position des Gaspedals einer "wirtschaftlichen" Stellung der Drosselklappe entspricht.
7. Regelsystem nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Bezugssignalerzeugungseinrichtungen Einrichtungen (26) zum Erzeugen eines Motordrehzahl-Bezugssignals, einen Wandler (24) zum Erzeugen eines der Motordrehzahl entsprechenden Signals und einen zweiten Differenzverstärker (31) aufweisen, dem das Motordrehzahl-Bezugssignal und das der Motordrehzahl entsprechende Ausgangssignal des Wandlers (24) zuführbar sind.
8. Regelsystem nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß ein Phasenkompensationskreis (28) vorgesehen ist, dessen Eingang mit dem Ausgang des zweiten Differenzverstärkers (31) verbunden ist.
9. Regelsystem nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Motordrehzahl-Bezugssignal-Erzeugungseinrichtungen (26) derart ausgebildet sind, daß mit ihrer Hilfe ein der angestrebten Leerlaufdrehzahl entsprechendes Signal erzeugbar ist.

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10. Regelsystem nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Motordrehzahl-Bezugssignal-Erzeugungseinrichtungen derart ausgebildet sind/ daß mit ihrer Hilfe ein der maximalen Motordrehzahl entsprechendes Signal erzeugbar ist.
11. Regelsystem nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Motordrehzahl-Bezugssignal-Erzeugungseinrichtungen einen Funktionsgenerator (26) aufweisen, dem eingangsseitig Signale zuführbar sind, die der Pahrzeuggeschwindigkeit und der Position des Gaspedals (10) entsprechen und mit dessen Hilfe ein in Abhängigkeit von diesen Variablen veränderliches Signal erzeugbar ist.
12. Regelsystem nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Bezugssignalerzeugungseinrichtungen zusätzliche Einrichtungen umfassen, mit deren Hilfe ein Signal erzeugbar ist, welches einer "wirtschaftlichen" Stellung der Drosselklappe in Abhängigkeit von den gemessenen Werten für die Pahrzeuggeschwindigkeit und die Stellung des Gaspedals entspricht, und daß die Bezugssignalerzeugungseinrichtungen eine Einheit (27) für die geringste Verstellung aufweisen, dem die Signale des zweiten Differenzverstärkers (31) und der zusätzlichen Einrichtungen (26) als Eingangssignale zuführbar sind und durch den als Ausgangssignal das Bezugssignal erzeugbar ist.

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