EP0536461A1 - Method of controlling and adjusting device for actuation of a regulating organ of a control system of an internal combustion engine - Google Patents

Method of controlling and adjusting device for actuation of a regulating organ of a control system of an internal combustion engine Download PDF

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EP0536461A1
EP0536461A1 EP92100399A EP92100399A EP0536461A1 EP 0536461 A1 EP0536461 A1 EP 0536461A1 EP 92100399 A EP92100399 A EP 92100399A EP 92100399 A EP92100399 A EP 92100399A EP 0536461 A1 EP0536461 A1 EP 0536461A1
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EP
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force
sensor
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adjusting member
relationship
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EP92100399A
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Klaus Bluhm
Manfred Pfalzgraf
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B77/00—Component parts, details or accessories, not otherwise provided for
    • F02B77/08—Safety, indicating, or supervising devices
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D11/00—Arrangements for, or adaptations to, non-automatic engine control initiation means, e.g. operator initiated
    • 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
    • F02D11/106—Detection of demand or actuation

Definitions

  • the invention relates to a method for monitoring the actuation of an adjusting member of a control of an internal combustion engine, in which the adjusting member is moved against a restoring force, and an adjusting arrangement for the actuation of an adjusting member of a control of an internal combustion engine with a handle and a mechanical connection between the handle and the adjusting member forming linkage, which together form a power transmission path.
  • the engine In motor vehicles, the engine is generally not arranged in the immediate vicinity of the driver. If the driver wants to accelerate the vehicle or slow it down with the help of the engine, he must influence the performance of the engine. This is done, for example, by adjusting the throttle valve. Because the driver has the throttle valve or other adjustment elements, such as an injection pump, which cannot be operated directly, is usually adjusted via a linkage or a Bowden cable or a combination thereof. An adjusting element is arranged at one end thereof, while a handle which can be actuated by the driver, as a rule an accelerator pedal or an accelerator, is arranged at the other end.
  • the force exerted by the driver on the handle is then transmitted to the adjusting element via the mechanical connection formed by the linkage and / or the Bowden cable, whereby the adjusting element is adjusted.
  • the adjusting element no longer acts directly on the internal combustion engine, but with the interposition of electro-mechanical or pneumatic actuators. With the introduction of these actuators, it became necessary to carry out monitoring and plausibility checks. For example, electrical signals for controlling the actuator are monitored for plausibility.
  • a switch is arranged on the accelerator pedal, which switch is closed when the driver actuates the accelerator pedal.
  • a switch is provided on the actuator, which opens when the actuator is moved out of its rest position.
  • the actuator If the actuator is now moved to a higher position, ie the actuator switch opens without the switch on the accelerator pedal being closed, it can be assumed that there is an error. In this case, the control will handle an emergency program.
  • the error control is limited to the rest position of the accelerator pedal.
  • the invention has for its object to get more information on monitoring and engine control. This object is achieved in a method of the type mentioned at the outset by measuring the force required to move the adjusting mechanism.
  • the force required to adjust the adjusting element Since the force required to adjust the adjusting element is known, information about whether the adjusting element is working correctly or not can be obtained by monitoring the force actually applied. For example, if the force required to move the adjusting element is less than a setpoint, this is a sign that the restoring force has decreased. If the force required is greater than it should be, this is a sign that the adjusting element or the linkage is too stiff.
  • the monitoring is not limited to one of the two end positions of the adjusting element. Rather, the force can be continuously monitored over the entire movement path of the adjusting element.
  • the force is measured in the area of the introduction at the beginning of the force transmission path.
  • the power transmission path is also included in the monitoring. Difficulties in the power transmission line are recognized immediately. A break in the force transmission path, which means that practically no force can be transmitted, can also be detected.
  • the movement of the adjusting member is advantageously also measured and the measured actual relationship is compared with a predetermined target relationship, an error routine being processed if the actual relationship does not match the target relationship or within a predetermined tolerance range lies around the target relationship.
  • This embodiment is particularly advantageous if the restoring force is path-dependent, as is the case with a spring.
  • the force required to move the adjusting member increases. If the increase in force does not meet the requirements, ie the force does not increase to the extent or to a greater extent than it should be, this indicates an error. You can then generate a warning in the fault routine, for example, or, if the fault is more serious, run an emergency driving program.
  • This object is achieved in an adjustment arrangement of the type mentioned in the introduction in that a force sensor is arranged in the course of the force transmission path.
  • the force sensor measures the force that is introduced by the driver into the force transmission path via the handle. If this force increases very quickly, for example, the information can be obtained from this that the driver wants to bring about a rapid increase in engine performance.
  • permanent monitoring of the force flowing through the force transmission path can determine whether the forces change on average over time. This would be a sign that the linkage or the adjusting element are becoming stiffer. A warning can then be generated so that errors that occur can be remedied in good time without further damage being the result.
  • the handle is designed as an accelerator pedal and the force sensor is arranged in the accelerator pedal.
  • the arrangement of the force sensor in the accelerator pedal ensures that the force applied by the driver is measured. This results in the clear assignment that the detected force is applied by the driver.
  • the entire power transmission path can be reliably monitored. There is practically no area of the power transmission path that is not monitored by the force sensor.
  • the accelerator pedal has an actuating surface and the force sensor is arranged under the actuating surface.
  • the actuation area is the location on the accelerator pedal on which the driver's force acts directly. It is also generally designed to be relatively flat, which greatly facilitates the attachment of a force sensor.
  • the force sensor is preferably designed as a strain gauge sensor or as a piezo sensor. Both sensors immediately deliver electrical signals that can be easily transmitted and evaluated.
  • the adjusting element is loaded by a path-dependent counterforce, a displacement sensor being provided for the adjusting element and the force sensor and the displacement sensor being connected to a processing device which forms an actual relationship from the output signals of both sensors and checks whether this is actual -Relation corresponds to a predetermined target relationship.
  • the path-dependent counterforce can be, for example, a simple one Spring are generated. With increasing deflection of this spring, an increasing force is required. Since the connection between force and deflection is known, it can be determined by monitoring this connection whether any part of the force transmission path is jammed or stiff.
  • the processing device advantageously has a memory in which the target relationship is stored as a characteristic field.
  • the processing device can then compare the input values, that is to say the actual relationship, very quickly and without any major computational effort with the target values.
  • the displacement sensor advantageously simultaneously generates a setpoint signal for the control.
  • This setpoint depends on the position of the adjusting element, for example its deflection. However, since the information about the position already exists, this information can also be used very easily for the control.
  • the processing device calculates the position of the adjusting member on the output signal of the force sensor when the displacement sensor is defective.
  • the relationship between force and path is known, which is predetermined by the path-dependent counterforce. If the displacement sensor is defective, ie can no longer provide information about the position of the adjusting element and thus about the setpoint, this position can be calculated backwards from the force measured by the force sensor. Of course, this will only be possible with a relatively low accuracy, since the relationship between distance and force is subject to a certain tolerance. However, the information obtained is sufficient for emergency operation.
  • An adjusting device 1 has an accelerator pedal 2, which is connected to an adjusting element or actuator 4 via a linkage designed as a linkage 3. Instead of the linkage 3, a cable or a hydraulic connection between the accelerator pedal 2 and the actuator 4 can also be produced for the articulation, if it is ensured that a force exerted on the accelerator pedal 2 leads to an adjustment of the actuator 4.
  • a displacement-dependent counterforce acts on the actuator 4, which is generated by two springs 5, 6. When the accelerator pedal is depressed toward a base 7, the actuator 4 is shifted to the left.
  • the accelerator pedal 2 has an actuating surface 9, under which a force sensor 8 is arranged. A force that acts on the actuating surface 9 is detected by the force sensor 8. Such a force can be generated, for example, by a driver's foot.
  • a processing device 10 is connected to the force sensor 8 and receives from it electrical signals which contain information about the force exerted on the actuating surface 9 of the accelerator pedal 2.
  • the processing facility 10 is also connected to a potentiometer 11 adjustable by the actuator 4.
  • This potentiometer 11 generates an electrical signal that contains the information about the position of the actuator 4.
  • the signal generated by the potentiometer 11 is a setpoint signal for the actuation of a throttle valve 12.
  • the throttle valve 12 itself is actuated by a motor 13. Their position is determined using a schematically represented potentiometer 14.
  • the motor 13 is started by the processing device 10 to adjust the throttle valve 12 until the actual value taken from the potentiometer 14 with the setpoint specified on potentiometer 11 corresponds.
  • Fig. 2 the relationship between the deflection angle or the distance traveled by the actuator 4 and the force that is necessary for this deflection is shown schematically.
  • the relationship between force and travel in a spring should be linear, a range is given in the present case.
  • the springs 5, 6 are subject to certain temperature influences, on the other hand, other forces, in particular frictional forces, act on the linkage 3 within permissible limits, which can change under different operating conditions, in particular temperature changes. The larger the deflection angle, the greater the force F to be applied.
  • FIG. 4 schematically shows the relationship between the deflection angle and the signal SS emitted by the potentiometer. This relationship is shown linearly in the present example. With increasing deflection of the actuator 4, the signal SS increases.
  • the characteristic curve field shown in FIG. 4 can be determined by a combination of the relationships shown in FIGS. 2 and 3, which represents the relationship between the force F and the desired value generated by the potentiometer 11.
  • the setpoint SS simultaneously provides information about the position of the actuator 4.
  • the force sensor 8 must measure a force between FA and FB in the case of a setpoint signal SS of size S1. If he measures an overlying force, this is a sign that the linkage 3 is too stiff, that is, there is a fault in the linkage, if he measures a force that is below it, this is a sign that one of the two springs 5, 6 is defective is. In both cases, the processing device 10 can initiate a corresponding error reaction, for example generate a warning or switch to emergency driving mode.
  • the characteristic curve field shown in FIG. 4 can be stored in a memory 15 which is connected to the processing device 10.
  • the potentiometer 11 If the potentiometer 11 emits a signal which indicates that the actuator 4 is in a "full throttle position", but on the other hand shows the force sensor 8 that no force acts on the accelerator pedal, there is also a defect.
  • the relationship between the output signal of the force sensor 8 and the output signal of the potentiometer 11 thus also serves for checking the plausibility.
  • the motor would normally no longer be operable, since it is no longer possible to specify a setpoint.
  • the output signal of the force sensor can be used within certain limits for emergency operation.
  • the diagram according to FIG. 4 is used in reverse.
  • a force FC is then specified, which is then assigned a setpoint between the two limits S2 and S3, for example their mean value. The vehicle can then drive on its own to at least the next workshop.
  • the embodiment shown can vary in many respects.
  • the linkage 3 can be replaced, for example, by a Bowden cable or a hydraulic transmission.
  • the two potentiometers 11 and 14 can be replaced by other displacement or angle-dependent sensors.
  • the relationship between the setpoint and the adjustment angle or the adjustment angle and the force need not be linear.
  • the force sensor 8 can also be arranged at another point on the linkage 3, for example at the transition point between accelerator pedal 2 and linkage 3.

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Control Of Throttle Valves Provided In The Intake System Or In The Exhaust System (AREA)

Abstract

Es wird eine Verstellanordnung (1) für die Betätigung eines Verstellorgans (4) einer Steuerung einer Verbrennungskraftmaschine angegeben mit einer Handhabe (2) und einer eine mechanische Verbindung zwischen Handhabe und Verstellorgan bildenden Anlenkung (3), die zusammen eine Kraftübertragungsstrecke bilden. Bei einer derartigen Verstellanordnung soll die Plausibilitätsprüfung für den Zusammenhang zwischen der Stellung der Handhabe (2) und der Stellung des Verstellorgans (4) verbessert werden. Dazu ist im Verlauf der Kraftübertragungsstrecke ein Kraftsensor (8) angeordnet. <IMAGE>An adjusting arrangement (1) for the actuation of an adjusting member (4) of a control of an internal combustion engine is specified with a handle (2) and a linkage (3) forming a mechanical connection between the handle and the adjusting member, which together form a force transmission path. With such an adjustment arrangement, the plausibility check for the relationship between the position of the handle (2) and the position of the adjustment element (4) is to be improved. For this purpose, a force sensor (8) is arranged in the course of the force transmission path. <IMAGE>

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Überwachen der Betätigung eines Verstellorgans einer Steuerung einer Verbrennungskraftmaschine, bei dem das Verstellorgan gegen eine Rückstellkraft bewegt wird, und eine Verstellanordnung für die Betätigung eines Verstellorgans einer Steuerung einer Verbrennungskraftmaschine mit einer Handhabe und einer eine mechanische Verbindung zwischen Handhabe und Verstellorgan bildenden Anlenkung, die zusammen eine Kraftübertragungsstrecke bilden.The invention relates to a method for monitoring the actuation of an adjusting member of a control of an internal combustion engine, in which the adjusting member is moved against a restoring force, and an adjusting arrangement for the actuation of an adjusting member of a control of an internal combustion engine with a handle and a mechanical connection between the handle and the adjusting member forming linkage, which together form a power transmission path.

In Kraftfahrzeugen ist der Motor in der Regel nicht in unmittelbarer Nähe des Fahrers angeordnet. Wenn der Fahrer das Fahrzeug beschleunigen oder mit Hilfe des Motors abbremsen will, muß er die Leistung des Motors beeinflußen. Dies geschieht beispielsweise über eine Drosselklappenverstellung. Da der Fahrer die Drosselklappe oder andere Verstellelemente, wie beispielsweise eine Einspritzpumpe, nicht direkt bedienen kann, erfolgt die Verstellung in der Regel über ein Gestänge oder einen Bowdenzug oder eine Kombination davon. An einem Ende davon ist ein Verstellorgan angeordnet, während am anderen Ende eine vom Fahrer betätigbare Handhabe, in der Regel ein Fahrpedal oder ein Gasgriff, angeordnet ist. Die vom Fahrer auf die Handhabe ausgeübte Kraft wird dann über die durch das Gestänge und/oder den Bowdenzug gebildete mechanische Verbindung auf das Verstellorgan übertragen, wodurch das Verstellorgan verstellt wird. In modernen Kraftfahrzeugen wirkt das Verstellorgan nicht mehr direkt auf den Verbrennungsmotor, sondern unter Zwischenschaltung von elektro-mechanischen oder pneumatischen Stellgliedern. Mit Einführung dieser Stellglieder wurde es notwendig, Überwachungen und Plausibilitätskontrollen durchzuführen. Beispielsweise werden elektrische Signale für die Ansteuerung des Stellgliedes auf Plausibilität überwacht. In einem speziellen Beispiel ist an dem Fahrpedal ein Schalter angeordnet, der geschlossen wird, wenn der Fahrer das Fahrpedal betätigt. Ferner ist am Stellglied ein Schalter vorgesehen, der öffnet, wenn das Stellglied aus seiner Ruhestellung herausbewegt wird. Wenn nun das Stellglied in eine höhere Stellung verfahren wird, d.h. der Stellgliedschalter öffnet, ohne daß der Schalter am Fahrpedal geschlossen wird, ist davon auszugehen, daß ein Fehler vorliegt. Die Steuerung wird in diesem Fall ein Notprogramm abwickeln. Die Fehlerkontrolle ist dabei auf die Ruhestellung des Fahrpedals beschränkt.In motor vehicles, the engine is generally not arranged in the immediate vicinity of the driver. If the driver wants to accelerate the vehicle or slow it down with the help of the engine, he must influence the performance of the engine. This is done, for example, by adjusting the throttle valve. Because the driver has the throttle valve or other adjustment elements, such as an injection pump, which cannot be operated directly, is usually adjusted via a linkage or a Bowden cable or a combination thereof. An adjusting element is arranged at one end thereof, while a handle which can be actuated by the driver, as a rule an accelerator pedal or an accelerator, is arranged at the other end. The force exerted by the driver on the handle is then transmitted to the adjusting element via the mechanical connection formed by the linkage and / or the Bowden cable, whereby the adjusting element is adjusted. In modern motor vehicles, the adjusting element no longer acts directly on the internal combustion engine, but with the interposition of electro-mechanical or pneumatic actuators. With the introduction of these actuators, it became necessary to carry out monitoring and plausibility checks. For example, electrical signals for controlling the actuator are monitored for plausibility. In a specific example, a switch is arranged on the accelerator pedal, which switch is closed when the driver actuates the accelerator pedal. Furthermore, a switch is provided on the actuator, which opens when the actuator is moved out of its rest position. If the actuator is now moved to a higher position, ie the actuator switch opens without the switch on the accelerator pedal being closed, it can be assumed that there is an error. In this case, the control will handle an emergency program. The error control is limited to the rest position of the accelerator pedal.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, mehr Informationen zur Überwachung und Motorsteuerung zu erhalten. Diese Aufgabe wird bei einem Verfahren der eingangs genannten Art dadurch gelöst, daß die zum Bewegen des Verstellorgangs benötigte Kraft gemessen wird.The invention has for its object to get more information on monitoring and engine control. This object is achieved in a method of the type mentioned at the outset by measuring the force required to move the adjusting mechanism.

Da die zum Verstellen des Verstellorgans benötigte Kraft bekannt ist, läßt sich über die Überwachung der tatsächlich aufgebrachten Kraft Information darüber gewinnen, ob das Verstellorgan richtig arbeitet oder nicht. Ist beispielsweise die zum Bewegen des Verstellorgans notwendige Kraft kleiner als ein Sollwert, ist dies ein Zeichen dafür, daß die Rückstellkraft nachgelassen hat. Ist die benötigte Kraft größer als sie sein sollte, ist dies ein Zeichen dafür, daß das Verstellorgan oder die Anlenkung zu schwergängig ist. Hierbei ist die Überwachung nicht auf eine der beiden Endstellungen des Verstellorgans beschränkt. Vielmehr läßt sich die Kraft über den gesamten Bewegungsweg des Verstellorgans kontinuierlich überwachen.Since the force required to adjust the adjusting element is known, information about whether the adjusting element is working correctly or not can be obtained by monitoring the force actually applied. For example, if the force required to move the adjusting element is less than a setpoint, this is a sign that the restoring force has decreased. If the force required is greater than it should be, this is a sign that the adjusting element or the linkage is too stiff. The monitoring is not limited to one of the two end positions of the adjusting element. Rather, the force can be continuously monitored over the entire movement path of the adjusting element.

In einer bevorzugten Ausführungsform, bei der die Kraft über eine Kraftübertragungsstrecke übertragen wird, wird die Kraft im Bereich der Einleitung am Beginn der Kraftübertragungsstrecke gemessen. Dies hat den Vorteil, daß auch die Kraftübertragungsstrecke in die Überwachung miteinbezogen wird. Schwergängigkeiten in der Kraftübertragungsstrecke werden unmittelbar erkannt. Auch ein Bruch in der Kraftübertragungsstrecke, der dazu führt, daß praktisch keine Kraft mehr übertragen werden kann, kann detektiert werden.In a preferred embodiment, in which the force is transmitted via a force transmission path, the force is measured in the area of the introduction at the beginning of the force transmission path. This has the advantage that the power transmission path is also included in the monitoring. Difficulties in the power transmission line are recognized immediately. A break in the force transmission path, which means that practically no force can be transmitted, can also be detected.

Vorteilhafterweise wird neben der Kraft auch die Bewegung des Verstellorgans gemessen und der gemessene Ist-Zusammenhang wird mit einem vorgegebenen Soll-Zusammenhang verglichen, wobei eine Fehlerroutine abgewickelt wird, wenn der Ist-Zusammenhang nicht mit dem Soll-Zusammenhang übereinstimmt oder in einem vorgegebenem Toleranzbereich um den Soll-Zusammenhang herum liegt. Diese Ausführungsform ist insbesondere dann von Vorteil, wenn die Rückstellkraft wegabhängig ist, wie dies bei einer Feder der Fall ist. Mit zunehmender Auslenkung des Verstellorgans wird die zum Bewegen des Verstellorgans notwendige Kraft größer. Entspricht der Kraftanstieg nicht den Vorgaben, d.h. nimmt die Kraft nicht in dem Maße oder in einem stärkeren Maße zu, als dies sein sollte, läßt dies auf einen Fehler schließen. Man kann dann in der Fehlerroutine beispielsweise eine Warnung erzeugen oder, falls der Fehler schwerwiegender sein sollte, ein Notfahrprogramm abwickeln.In addition to the force, the movement of the adjusting member is advantageously also measured and the measured actual relationship is compared with a predetermined target relationship, an error routine being processed if the actual relationship does not match the target relationship or within a predetermined tolerance range lies around the target relationship. This embodiment is particularly advantageous if the restoring force is path-dependent, as is the case with a spring. With increasing displacement of the adjusting member, the force required to move the adjusting member increases. If the increase in force does not meet the requirements, ie the force does not increase to the extent or to a greater extent than it should be, this indicates an error. You can then generate a warning in the fault routine, for example, or, if the fault is more serious, run an emergency driving program.

Diese Aufgabe wird bei einer Verstellanordnung der eingangs genannten Art dadurch gelöst, daß im Verlauf der Kraftübertragungsstrecke ein Kraftsensor angeordnet ist.This object is achieved in an adjustment arrangement of the type mentioned in the introduction in that a force sensor is arranged in the course of the force transmission path.

Der Kraftsensor mißt die Kraft, die vom Fahrer über die Handhabe in die Kraftübertragungsstrecke eingeleitet wird. Wenn diese Kraft beispielsweise sehr schnell ansteigt, läßt sich daraus die Information gewinnen, daß der Fahrer eine schnelle Leistungssteigerung des Motors bewirken will. Andererseits läßt sich durch eine permanente Überwachung der durch die Kraftübertragungsstrecke fließenden Kraft ermitteln, ob sich die Kräfte im Lauf der Zeit im Mittel ändern. Dies wäre ein Zeichen dafür, daß die Anlenkung oder das Verstellorgan schwergängiger werden. Man kann dann eine Warnung erzeugen, so daß auftretende Fehler frühzeitig behoben werden können, ohne daß weitergehende Beschädigungen die Folge sind.The force sensor measures the force that is introduced by the driver into the force transmission path via the handle. If this force increases very quickly, for example, the information can be obtained from this that the driver wants to bring about a rapid increase in engine performance. On the other hand, permanent monitoring of the force flowing through the force transmission path can determine whether the forces change on average over time. This would be a sign that the linkage or the adjusting element are becoming stiffer. A warning can then be generated so that errors that occur can be remedied in good time without further damage being the result.

In einer bevorzugten Ausgestaltung ist die Handhabe als Fahrpedal ausgebildet und der Kraftsensor ist im Fahrpedal angeordnet. Durch die Anordnung des Kraftsensors im Fahrpedal ist sichergestellt, daß die durch den Fahrer aufgebrachte Kraft gemessen wird. Es ergibt sich hierbei die eindeutige Zuordnung, daß die erfaßte Kraft durch den Fahrer aufgebracht wird. Mit dieser Konstruktion kann also die gesamte Kraftübertragungsstrecke zuverlässig überwacht werden. Es gibt praktisch keinen Bereich der Kraftübertragungsstrecke, der vom Kraftsensor nicht überwacht wird.In a preferred embodiment, the handle is designed as an accelerator pedal and the force sensor is arranged in the accelerator pedal. The arrangement of the force sensor in the accelerator pedal ensures that the force applied by the driver is measured. This results in the clear assignment that the detected force is applied by the driver. With this construction, the entire power transmission path can be reliably monitored. There is practically no area of the power transmission path that is not monitored by the force sensor.

Hierbei ist bevorzugt, daß das Fahrpedal eine Betätigungsfläche aufweist und der Kraftsensor unter der Betätigungsfläche angeordnet ist. Die Betätigungsfläche ist der Ort am Fahrpedal, auf den die Kraft des Fahrers unmittelbar wirkt. Sie ist zudem in der Regel relativ eben ausgebildet, wodurch die Anbringung eines Kraftsensors sehr erleichtert wird.It is preferred that the accelerator pedal has an actuating surface and the force sensor is arranged under the actuating surface. The actuation area is the location on the accelerator pedal on which the driver's force acts directly. It is also generally designed to be relatively flat, which greatly facilitates the attachment of a force sensor.

Bevorzugterweise ist der Kraftsensor als Dehnungsmeßstreifen-Sensor oder als Piezo-Sensor ausgebildet. Beide Sensoren liefern unmittelbar elektrische Signale, die leicht übertragen und ausgewertet werden können.The force sensor is preferably designed as a strain gauge sensor or as a piezo sensor. Both sensors immediately deliver electrical signals that can be easily transmitted and evaluated.

In einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung ist das Verstellorgan von einer wegabhängigen Gegenkraft belastet, wobei ein Wegsensor für das Verstellorgan vorgesehen ist und der Kraftsensor und der Wegsensor mit einer Verarbeitungseinrichtung verbunden sind, die aus Ausgangssignalen beider Sensoren einen Ist-Zusammenhang bildet und überprüft, ob dieser Ist-Zusammenhang einem vorgegebenen Soll-Zusammenhang entspricht. Die wegabhängige Gegenkraft kann beispielsweise über eine einfache Feder erzeugt werden. Mit zunehmender Auslenkung dieser Feder ist eine zunehmende Kraft erforderlich. Da der Zusammenhang zwischen Kraft und Auslenkung bekannt ist, läßt sich durch eine Überwachung dieses Zusammenhangs ermitteln, ob irgendein Teil des Kraftübertragungsweges klemmt oder schwergängig ist. Ist beispielsweise eine höhere Kraft für die Auslenkung des Verstellorgans notwendig, als es der Stellung des Verstellorgans entsprechen würde, ist dies ein Zeichen dafür, daß im Verlauf der Übertragungsstrecke Kräfte auf die Anlenkung wirken, die nicht vorgesehen sind. In diesem Fall läßt sich eine Fehlermeldung erzeugen.In a particularly advantageous embodiment, the adjusting element is loaded by a path-dependent counterforce, a displacement sensor being provided for the adjusting element and the force sensor and the displacement sensor being connected to a processing device which forms an actual relationship from the output signals of both sensors and checks whether this is actual -Relation corresponds to a predetermined target relationship. The path-dependent counterforce can be, for example, a simple one Spring are generated. With increasing deflection of this spring, an increasing force is required. Since the connection between force and deflection is known, it can be determined by monitoring this connection whether any part of the force transmission path is jammed or stiff. If, for example, a higher force is required for the deflection of the adjusting element than would correspond to the position of the adjusting element, this is a sign that forces which are not provided act on the coupling in the course of the transmission path. In this case, an error message can be generated.

Mit Vorteil weist die Verarbeitungseinrichtung einen Speicher auf, in dem der Soll-Zusammenhang als Kennlinienfeld gespeichert ist. Die Verarbeitungseinrichtung kann dann die Eingangswerte, also den Ist-Zusammenhang, sehr schnell und ohne größeren Rechenaufwand mit den Soll-Werten vergleichen.The processing device advantageously has a memory in which the target relationship is stored as a characteristic field. The processing device can then compare the input values, that is to say the actual relationship, very quickly and without any major computational effort with the target values.

Vorteilhafterweise sind zur Erzeugung der Gegenkraft mehrere Federn vorgesehen. Dies erhöht einerseits die Sicherheit, da auch bei Ausfall einer Feder gewährleistet ist, daß das Verstellorgan noch in seine Null- oder Neutralstellung zurückgeholt werden kann. Im Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung hat dies darüber hinaus den Vorteil, daß der Bruch einer Feder zuverlässig erkannt werden kann. Wenn eine Feder ausfällt, wirkt sie nicht mehr als Gegenkraft auf die Anlenkung. Dies wird vom Kraftsensor sofort ermittelt und kann von der Verarbeitungseinrichtung zur Einleitung entsprechender Federreaktionen verwendet werden.Advantageously, several springs are provided to generate the counterforce. On the one hand, this increases safety, since even if a spring fails, it is ensured that the adjusting element can still be brought back into its zero or neutral position. In connection with the present invention, this also has the advantage that the breakage of a spring can be reliably detected. If a spring fails, it no longer acts as a counterforce on the linkage. This is determined immediately by the force sensor and can be used by the processing device to initiate appropriate spring reactions.

Vorteilhafterweise erzeugt der Wegsensor gleichzeitig ein Sollwertsignal für die Steuerung. Dieser Sollwert ist abhängig von der Stellung des Verstellorgans, beispielsweise seiner Auslenkung. Da die Information über die Stellung aber bereits vorhanden ist, läßt sich diese Information auch sehr einfach für die Steuerung verwenden.The displacement sensor advantageously simultaneously generates a setpoint signal for the control. This setpoint depends on the position of the adjusting element, for example its deflection. However, since the information about the position already exists, this information can also be used very easily for the control.

Hierbei ist bevorzugt, daß die Verarbeitungseinrichtung bei defektem Wegsensor die Stellung des Verstellorgans auf dem Ausgangssignal des Kraftsensors errechnet. Bekannt ist der Zusammenhang zwischen Kraft und Weg, der durch die wegabhängige Gegenkraft vorgegeben ist. Wenn der Wegsensor defekt ist, also keine Informationen mehr über die Stellung des Verstellorgans und damit über den Sollwert geben kann, läßt sich diese Stellung rückwärts aus der vom Kraftsensor gemessenen Kraft errechnen. Dies wird natürlich nur mit einer relativ geringen Genauigkeit möglich sein, da der Zusammenhang zwischen Weg und Kraft mit einer gewissen Toleranz behaftet ist. Für einen Notfahrbetrieb ist die gewonnene Information jedoch ausreichend.It is preferred here that the processing device calculates the position of the adjusting member on the output signal of the force sensor when the displacement sensor is defective. The relationship between force and path is known, which is predetermined by the path-dependent counterforce. If the displacement sensor is defective, ie can no longer provide information about the position of the adjusting element and thus about the setpoint, this position can be calculated backwards from the force measured by the force sensor. Of course, this will only be possible with a relatively low accuracy, since the relationship between distance and force is subject to a certain tolerance. However, the information obtained is sufficient for emergency operation.

Die Erfindung wird im folgenden anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels in Verbindung mit der Zeichnung beschrieben. Darin zeigen:

Fig. 1
eine schematische Ansicht einer Verstelleinrichtung,
Fig. 2
den schematischen Zusammenhang zwischen der Auslenkung eines Verstellorgans und der Kraft,
Fig. 3
den schematischen Zusammenhang zwischen einem Sollwert und der Auslenkung und
Fig. 4
den schematischen Zusammenhang zwischen der aufgebrachten Kraft und dem Sollwert.
The invention is described below with reference to a preferred embodiment in conjunction with the drawing. In it show:
Fig. 1
1 shows a schematic view of an adjustment device,
Fig. 2
the schematic relationship between the deflection of an adjusting element and the force,
Fig. 3
the schematic relationship between a target value and the deflection and
Fig. 4
the schematic relationship between the applied force and the setpoint.

Eine Verstelleinrichtung 1 weist ein Fahrpedal 2 auf, das über eine als Gestänge 3 ausgebildete Anlenkung mit einem Verstellorgan oder Betätigungsglied 4 verbunden ist. Anstelle des Gestänges 3 kann für die Anlenkung auch ein Seilzug oder eine hydraulische Verbindung zwischen Fahrpedal 2 und Betätigungsglied 4 hergestellt werden, wenn sichergestellt ist, daß eine auf das Fahrpedal 2 ausgeübte Kraft zu einer Verstellung des Betätigungsgliedes 4 führt. Auf das Betätigungsglied 4 wirkt eine wegabhängige Gegenkraft, die durch zwei Federn 5, 6 erzeugt wird. Wenn das Fahrpedal in Richtung auf eine Basis 7 hinunter gedrückt wird, wird das Betätigungsglied 4 nach links verschoben.An adjusting device 1 has an accelerator pedal 2, which is connected to an adjusting element or actuator 4 via a linkage designed as a linkage 3. Instead of the linkage 3, a cable or a hydraulic connection between the accelerator pedal 2 and the actuator 4 can also be produced for the articulation, if it is ensured that a force exerted on the accelerator pedal 2 leads to an adjustment of the actuator 4. A displacement-dependent counterforce acts on the actuator 4, which is generated by two springs 5, 6. When the accelerator pedal is depressed toward a base 7, the actuator 4 is shifted to the left.

Das Fahrpedal 2 weist eine Betätigungsfläche 9 auf, unter der ein Kraftsensor 8 angeordnet ist. Eine Kraft, die auf die Betätigungsfläche 9 wirkt, wird vom Kraftsensor 8 erfaßt. Eine derartige Kraft kann beispielsweise durch den Fuß eines Fahrers erzeugt werden.The accelerator pedal 2 has an actuating surface 9, under which a force sensor 8 is arranged. A force that acts on the actuating surface 9 is detected by the force sensor 8. Such a force can be generated, for example, by a driver's foot.

Eine Verarbeitungseinrichtung 10 ist mit dem Kraftsensor 8 verbunden und empfängt von ihm elektrische Signale, die eine Information über die auf die Betätigungsfläche 9 des Fahrpedals 2 ausgeübte Kraft enthält. Die Verarbeitungseinrichtung 10 ist weiterhin mit einem vom Betätigungsglied 4 verstellbaren Potentiometer 11 verbunden. Dieses Potentiometer 11 erzeugt ein elektrisches Signal, das die Information über die Stellung des Betätigungsgliedes 4 enthält. Gleichzeitig ist das vom Potentiometer 11 erzeugte Signal ein Sollwertsignal für die Betätigung einer Drosselklappe 12. Die Drosselklappe 12 selbst wird von einem Motor 13 betätigt. Ihre Stellung wird über ein schematisch dargestelltes Potentiometer 14 ermittelt. Nach der Verstellung des Sollwerts am Potentiometer 11 durch das Betätigungsglied 4, die durch die Verarbeitungseinrichtung 10 ermittelt wird, wird der Motor 13 durch die Verarbeitungseinrichtung 10 in Gang gesetzt, um die Drosselklappe 12 solange zu verstellen, bis der am Potentiometer 14 abgenommene Istwert mit dem am Potentiometer 11 vorgegebenen Sollwert übereinstimmt.A processing device 10 is connected to the force sensor 8 and receives from it electrical signals which contain information about the force exerted on the actuating surface 9 of the accelerator pedal 2. The processing facility 10 is also connected to a potentiometer 11 adjustable by the actuator 4. This potentiometer 11 generates an electrical signal that contains the information about the position of the actuator 4. At the same time, the signal generated by the potentiometer 11 is a setpoint signal for the actuation of a throttle valve 12. The throttle valve 12 itself is actuated by a motor 13. Their position is determined using a schematically represented potentiometer 14. After the adjustment of the setpoint on the potentiometer 11 by the actuator 4, which is determined by the processing device 10, the motor 13 is started by the processing device 10 to adjust the throttle valve 12 until the actual value taken from the potentiometer 14 with the setpoint specified on potentiometer 11 corresponds.

In Fig. 2 ist schematisch der Zusammenhang zwischen dem Auslenkwinkel oder der zurückgelegten Wegstrecke des Betätigungsgliedes 4 und der Kraft, die zu dieser Auslenkung notwendig ist, dargestellt. Obwohl der Zusammenhang zwischen Kraft und Weg bei einer Feder linear sein sollte, ist im vorliegenden Fall ein Bereich angegeben. Zum einen unterliegen die Federn 5, 6 gewissen Temperatureinflüssen, zum anderen wirken in zulässigen Grenzen weitere Kräfte, insbesondere Reibungskräfte, auf das Gestänge 3, die sich unter verschiedenen Betriebsbedingungen, insbesondere Temperaturänderungen, verändern können. Je größer der Auslenkungswinkel ist, desto größer ist auch die aufzubringende Kraft F.In Fig. 2, the relationship between the deflection angle or the distance traveled by the actuator 4 and the force that is necessary for this deflection is shown schematically. Although the relationship between force and travel in a spring should be linear, a range is given in the present case. On the one hand, the springs 5, 6 are subject to certain temperature influences, on the other hand, other forces, in particular frictional forces, act on the linkage 3 within permissible limits, which can change under different operating conditions, in particular temperature changes. The larger the deflection angle, the greater the force F to be applied.

Fig. 3 zeigt schematisch den Zusammenhang zwischen dem Auslenkungswinkel und dem vom Potentiometer abgegebenen Signal SS. Dieser Zusammenhang ist im vorliegenden Beispiel linear dargestellt. Mit zunehmender Auslenkung des Betätigungsgliedes 4 wächst das Signal SS an. Durch eine Kombination der in Fig. 2 und 3 dargestellten Zusammenhänge läßt sich das in Fig. 4 dargestellte Kennlinienfeld ermitteln, daß den Zusammenhang zwischen der Kraft F und dem vom Potentiometer 11 erzeugten Sollwert darstellt. Der Sollwert SS liefert gleichzeitig die Information über die Stellung des Betätigungsgliedes 4.3 schematically shows the relationship between the deflection angle and the signal SS emitted by the potentiometer. This relationship is shown linearly in the present example. With increasing deflection of the actuator 4, the signal SS increases. The characteristic curve field shown in FIG. 4 can be determined by a combination of the relationships shown in FIGS. 2 and 3, which represents the relationship between the force F and the desired value generated by the potentiometer 11. The setpoint SS simultaneously provides information about the position of the actuator 4.

Wie aus Fig. 4 hervorgeht, muß der Kraftsensor 8 bei einem Sollwertsignal SS der Größe S1 eine Kraft zwischen FA und FB messen. Mißt er eine darüberliegende Kraft, ist dies ein Zeichen dafür, daß das Gestänge 3 zu schwergängig ist, also ein Fehler im Gestänge vorliegt, mißt er eine Kraft, die darunterliegt, ist dies ein Zeichen dafür, daß eine der beiden Federn 5, 6 defekt ist. In beiden Fällen kann die Verarbeitungseinrichtung 10 eine entsprechende Fehlerreaktion einleiten, also beispielsweise eine Warnung erzeugen oder auf Notfahrbetrieb umschalten. Das in Fig. 4 dargestellte Kennlinienfeld kann in einem Speicher 15 abgelegt sein, der mit der Verarbeitungseinrichtung 10 verbunden ist. Solange sich der Zusammenhang zwischen Sollwert SS und Kraft auf einen quasi linearen Zusammenhang beschränkt, kann es auch ausreichen, die vier Eckpunkte des Kennlinienfeldes abzuspeichern. Da aber in der Regel zumindest teilweise ein nicht linearer Zusammenhang vorgesehen ist, ist die Abspeicherung eines gesamten Kennlinienfeldes empfehlenswert.As can be seen from FIG. 4, the force sensor 8 must measure a force between FA and FB in the case of a setpoint signal SS of size S1. If he measures an overlying force, this is a sign that the linkage 3 is too stiff, that is, there is a fault in the linkage, if he measures a force that is below it, this is a sign that one of the two springs 5, 6 is defective is. In both cases, the processing device 10 can initiate a corresponding error reaction, for example generate a warning or switch to emergency driving mode. The characteristic curve field shown in FIG. 4 can be stored in a memory 15 which is connected to the processing device 10. As long as the relationship between setpoint SS and force is limited to a quasi-linear relationship, it may also be sufficient to save the four corner points of the characteristic field. However, since a non-linear relationship is generally at least partially provided, it is advisable to save an entire characteristic field.

Gibt das Potentiometer 11 ein Signal ab, das anzeigt, daß sich das Betätigungsglied 4 in einer "Vollgasstellung" befindet, zeigt aber andererseits der Kraftsensor 8 an, daß keine Kraft auf das Fahrpedal wirkt, liegt ebenfalls ein Defekt vor. Der Zusammenhang zwischen dem Ausgangssignal des Kraftsensors 8 und dem Ausgangssignal des Potentiometers 11 dient also auch zur Plausibilitätskontrolle.If the potentiometer 11 emits a signal which indicates that the actuator 4 is in a "full throttle position", but on the other hand shows the force sensor 8 that no force acts on the accelerator pedal, there is also a defect. The relationship between the output signal of the force sensor 8 and the output signal of the potentiometer 11 thus also serves for checking the plausibility.

Wenn das Potentiometer 11 ausfällt, würde normalerweise der Motor nicht mehr betätigbar sein, da kein Sollwert mehr vorgegeben werden kann. In diesem Fall läßt sich aber das Ausgangssignal des Kraftsensors in gewissen Grenzen für einen Notfahrbetrieb nutzen. In diesem Fall wird das Diagramm nach Fig. 4 umgekehrt genutzt. Vorgegeben wird dann eine Kraft FC, der dann ein Sollwert zwischen den beiden Grenzen S2 und S3, beispielsweise deren Mittelwert, zugeordnet wird. Das Fahrzeug kann dann zumindest bis zur nächsten Werkstätte aus eigener Kraft fahren.If the potentiometer 11 fails, the motor would normally no longer be operable, since it is no longer possible to specify a setpoint. In this case, however, the output signal of the force sensor can be used within certain limits for emergency operation. In this case, the diagram according to FIG. 4 is used in reverse. A force FC is then specified, which is then assigned a setpoint between the two limits S2 and S3, for example their mean value. The vehicle can then drive on its own to at least the next workshop.

Von der dargestellten Ausführungsform kann in vielerlei Hinsicht abgewichen werden. Das Gestänge 3 kann beispielsweise durch einen Bowdenzug oder eine hydraulische Übertragung ersetzt werden. Die beiden Potentiometer 11 und 14 können durch andere weg- oder drehwinkelabhängige Sensoren ersetzt werden. Der Zusammenhang zwischen dem Sollwert und dem Verstellwinkel bzw. dem Verstellwinkel und der Kraft muß nicht linear sein. Der Kraftsensor 8 kann auch an einer anderen Stelle des Gestänges 3, beispielsweise am Übergangspunkt zwischen Fahrpedal 2 und Gestänge 3 angeordnet sein.The embodiment shown can vary in many respects. The linkage 3 can be replaced, for example, by a Bowden cable or a hydraulic transmission. The two potentiometers 11 and 14 can be replaced by other displacement or angle-dependent sensors. The relationship between the setpoint and the adjustment angle or the adjustment angle and the force need not be linear. The force sensor 8 can also be arranged at another point on the linkage 3, for example at the transition point between accelerator pedal 2 and linkage 3.

Claims (12)

Verfahren zum Überwachen der Betätigung eines Verstellorganes einer Steuerung einer Verbrennungskraftmaschine, bei dem das Verstellglied gegen eine Rückstellkraft bewegt wird, dadurch gekennzeichnet, daß die zum Bewegen des Verstellorgans benötigte Kraft gemessen wird.Method for monitoring the actuation of an adjusting member of a control of an internal combustion engine, in which the adjusting member is moved against a restoring force, characterized in that the force required to move the adjusting member is measured. Verfahren nach Anspruch 1, beim dem die Kraft über eine Kraftübertragungsstrecke übertragen wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Kraft im Bereich der Einleitung am Beginn der Kraftübertragungsstrecke gemessen wird.Method according to Claim 1, in which the force is transmitted via a force transmission path, characterized in that the force is measured in the area of the introduction at the beginning of the force transmission path. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß neben der Kraft auch die Bewegung des Verstellorgangs gemessen wird und der gemessene Ist-Zusammenhang mit einem vorgegebenen Soll-Zusammenhang verglichen wird, wobei eine Fehlerroutine abgewickelt wird, wenn der Ist-Zusammenhang nicht mit dem Soll-Zusammenhang übereinstimmt oder in einem vorgegebenen Toleranzbereich um den Soll-Zusammenhang herum liegt.Method according to Claim 1 or 2, characterized in that, in addition to the force, the movement of the adjusting mechanism is also measured and the measured actual relationship is compared with a predetermined target relationship, an error routine being processed if the actual relationship is not with the Target correlation corresponds or lies in a predetermined tolerance range around the target correlation. Verstellanordnung für die Betätigung eines Verstellorgans einer Steuerung einer Verbrennungskraftmaschine mit einer Handhabe und einer eine mechanische Verbindung zwischen Handhabe und Verstellorgan bildenden Ahlenkung, die zusammen eine Kraftübertragungsstrecke bilden, dadurch gekennzeichnet, daß im Verlauf der Kraftübertragungsstrecke (2, 3) ein Kraftsensor (8) angeordnet ist.Adjustment arrangement for the actuation of an adjusting member of a control of an internal combustion engine with a handle and a steering mechanism forming a mechanical connection between the handle and the adjusting member, which together form a force transmission path, characterized in that a force sensor (8) is arranged in the course of the force transmission path (2, 3) is. Anordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Handhabe als Fahrpedal (2) ausgebildet ist und der Kraftsensor (8) im Fahrpedal angeordnet ist.Arrangement according to claim 4, characterized in that the handle is designed as an accelerator pedal (2) and the force sensor (8) is arranged in the accelerator pedal. Anordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Fahrpedal (2) eine Betätigungsfläche (9) aufweist und der Kraftsensor (8) unter der Betätigungsfläche (9) angeordnet ist.Arrangement according to claim 5, characterized in that the accelerator pedal (2) has an actuating surface (9) and the force sensor (8) is arranged below the actuating surface (9). Anordnung nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Kraftsensor (8) als Dehnungsmeßstreifen-Sensor oder Piezo-Sensor ausgebildet ist,Arrangement according to one of claims 4 to 6, characterized in that the force sensor (8) is designed as a strain gauge sensor or piezo sensor, Anordnung nach einem der Ansprüche 4 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Verstellorgan (4) von einer wegabhängigen Gegenkraft belastet ist, daß ein Wegsensor (11) für das Verstellorgan (4) vorgesehen ist und daß der Kraftsensor (8) und der Wegsensor (11) mit einer Verarbeitungseinrichtung (10) verbunden sind, die aus Ausgangssignalen beider Sensoren (8, 11) einen Ist-Zusammenhang bildet und überprüft, ob dieser Ist-Zusammenhang einem vorgegebenen Soll-Zusammenhang entspricht.Arrangement according to one of claims 4 to 7, characterized in that the adjusting element (4) is loaded by a path-dependent counterforce, that a displacement sensor (11) is provided for the adjusting element (4) and that the force sensor (8) and the displacement sensor ( 11) are connected to a processing device (10) which forms an actual relationship from the output signals of both sensors (8, 11) and checks whether this actual relationship corresponds to a predetermined target relationship. Anordnung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Verarbeitungseinrichtung (10) einen Speicher (15) aufweist, in dem der Soll-Zusammenhang als Kennlinienfeld (Fig. 4) gespeichert ist.Arrangement according to claim 8, characterized in that the processing device (10) has a memory (15) in which the target relationship is stored as a characteristic field (Fig. 4). Anordnung nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß zur Erzeugung der Gegenkraft mehrere Federn (5, 6) vorgesehen sind.Arrangement according to claim 8 or 9, characterized in that several springs (5, 6) are provided for generating the counterforce. Anordnung nach einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Wegsensor (11) gleichzeitig ein Sollwertsignal (SS) für die Steuerung erzeugt.Arrangement according to one of claims 8 to 10, characterized in that the displacement sensor (11) simultaneously generates a setpoint signal (SS) for the control. Anordnung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Verarbeitungseinrichtung (10) bei defektem Wegsensor (11) die Stellung des Verstellorgans (4) aus dem Ausgangssignal des Kraftsensors (8) errechnet.Arrangement according to claim 11, characterized in that the processing device (10) calculates the position of the adjusting member (4) from the output signal of the force sensor (8) in the event of a defective displacement sensor (11).
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