DE19645881C2 - Vorrichtung zur Steuerung eines Antriebsaggregats - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Steuern der Leistungsabgabe einer Kraftma­ schine gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Aus der DE 44 22 232 A1 eine sogenannte Kickdown-Einrichtung eines Kraftfahrzeuges bekannt. Hierbei ist das Betätigungsorgan, beispielsweise ein Fahrpedal, bis zu einem bestimmten Winkel auszulenken, ab dem eine Betätigungskraftschwelle am Fahrpedal wirksam wird. Beim Überdrücken dieser Schwelle bzw. des entsprechenden Auslenkungswinkels hat dies die vollständige und plötzliche Öffnung einer Drosselklappe oder eines Kraftstoffeinspritzaggregats an einer Brennkraftmaschine zur Folge.

Ferner ist es durch die DE 26 49 243 A1 neu, einen nachgiebigen Anschlag vorzusehen, so daß für eine maximale Leistungsabgabe der Brennkraftmaschine eine zusätzliche Kraft des Anschlags überwunden werden muß, so daß ein ständiges "Vollgasfahren" vermieden wird und die maximale Leistung nur auf Anforderung durch Überdrücken des Anschlags erfolgt.

Ferner offenbart die DE 44 22 232 A1 auch noch einen Stellwertgeber für ein Fahrpedal eines Kraftfahrzeuges, bei dem eine auf das Fahrpedal wirkende Rückstellanordnung so ausgebildet ist, daß mit Überschreiten der Kick-down-Auslöseposition die auf das Fahrpedal wirkende Rückstellkraft sprunghaft ansteigt. Die DE 195 04 971 A1 zeigt ebenfalls ein Fahrpedal für die Leistungseinstellung einer Brennkraftmaschine, bei der zwei Federn seriell eine Rückstellkraft auf das Fahrpedal ausüben. Dabei wirkt eine der beiden Federn erst ab einem bestimmten Auslenkbereich und erzeugt dabei eine Rückstellkraft mit einem Ausgangswert, einem Maximum sowie einem Endwert, wobei der Endwert unterhalb des Maximumwertes liegt. Dies bedeutet letztlich, daß die Rückstellkraft auf das Fahrpedal im Bereich der größten Fahrpedalauslenkung wieder absinkt.

Die DE 44 17 216 A1 zeigt dagegen ein Fahrpedal für Kraftfahrzeuge, bei dem der Fahrerwunsch mittels eines Drucksensors weitgehend ohne Fahrpedalauslenkung erfaßt wird. Schließlich ist der DE 89 15 641 U1 eine Betätigungsvorrichtung für ein Kraftfahrzeug entnehmbar, bei der ein Fußpedal über einer Lagerwelle mit einer Kurvenscheibe verbunden ist. Diese Kurvenscheibe wirkt auf einen Stößel eines Stellgliedes und erzeugt so in Abhängigkeit vom Drehwinkel der Lagerwelle eine progressive oder degressive Hubbewegung des Stößels.

Derartige Anordnungen haben den Nachteil, daß eine plötzliche Leistungszunahme beim Überdrücken erfolgt bzw. lediglich eine unangenehme Gegenkraft für eine vorbestimmten Leistungsbereich vorgesehen ist, ohne merklich überdurchschnittlichen Leistungszuwachs. Ferner gibt es bei der Herstellung von Autos Adaptionsprobleme bei der Einstellung des Kickdown-Bereiches bzw. -winkels zwischen dem Druckpunkt einer Feder bzw. einer Hebelmechanik und einem Auslenksensor (Poti) am Fahrpedal.

Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung der obenge­ nannten Art zur Verfügung zu stellen, wobei der abrupte Übergang von einer ruhigen Fahr­ weise in einen Supersportbereich nicht abrupt sondern vergleichsweise gleichmäßig erfolgt und der Fahrerwunsch nach der jeweiligen Leistungsabgabe des Antriebsaggregats besser erkannt wird.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Vorrichtung der oben genannten Art mit den in Anspruch 1 gekennzeichneten Merkmalen gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Dabei ist bei der Vorrichtung erfindungsgemäß vorgesehen, daß über einen zweiten oder wenigstens einen weiteren vorbestimmten Betätigungsbereich des Fahrpedals die Leistungsabgabe mit einer weiteren vorbestimmten Steigung steigt, wobei die weitere Steigung größer ist als die erste Steigung.

Dies hat den Vorteil, daß ein Kickdownschalter entfallen kann, keine Toleranzprobleme auf­ treten und eine stufenlose Erhöhung eines Sportlichkeitswertes durch den Fahrer möglich ist, auch wenn dieser das Fahrpedal nicht schnell durchgetreten hat.

Eine flexible Ausgestaltung des Sportlichkeitsbereiches ist dadurch möglich, daß die erste und/oder die zweite und/oder weitere Steigung konstant ist oder über den jeweiligen Betäti­ gungsweg des Betätigungsorgans variiert.

Für den Fahrer werden entsprechende Bereiche unterschiedlicher Abhängigkeit von Fahr­ pedalausschlag und Leistungsabgabe, also beispielsweise Bereiche mit sportlichem Fahr­ verhalten und Bereiche mit Spar- bzw. Eco-Betrieb dadurch erkennbar, daß mit der Auslen­ kung des Betätigungsorgans eine Kraft entgegen dieser Auslenkung ansteigt und vorzugs­ weise über den weiteren vorbestimmten Betätigungsweg die Kraft entgegen der Auslenkung des Betätigungsorgans stärker steigt als im ersten vorbestimmten Betätigungsweg. Dabei verläuft die Kraft entgegen der Auslenkung am Übergang vom ersten in den zweiten Übergang in einen weiteren vorbestimmten Auslenkungsbereich stetig.

Eine noch flexiblere Steuerung der Leistungsabgabe wird dadurch erzielt, daß der weitere Leistungsstellbereich im wesentlichen weglos ist und ein Drucksensor eine auf das Fahrpedal wirkende Kraft aufnimmt. Dabei steuert in vorteilhafter Weise der Drucksensor die Leistungsabgabe entsprechend einem sensierten Druck.

Weitere Merkmale, Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen, sowie aus der nachstehenden Beschreibung der Erfindung an Hand der beigefügten Zeichnungen. Diese zeigen in:

Fig. 1 ein Diagramm einer Funktion der Drosselklappenstellung in Abhängigkeit von der Pedalstellung für eine erste bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Erfin­ dung, und

Fig. 2 ein Diagramm einer Funktion der Drosselklappenstellung in Abhängigkeit von der Pedalstellung für eine zweite bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Er­ findung.

Fig. 1 zeigt eine erste Funktion einer Drosselklappenstellung in Abhängigkeit von der Fahr­ pedalstellung. Die Stellung der Drosselklappe entspricht dabei der Leistungsabgabe des Antriebsaggregats derart, daß die Leistungsabgabe um so größer ist, je weiter die Drossel­ klappe geöffnet ist. Selbstverständlich kann zur Steuerung der Leistungsabgabe statt der Drosselklappe auch eine andere Vorrichtung, wie beispielsweise eine Einspritzvorrichtung für Kraftstoff verwendet werden. Die Drosselklappenfunktion ist nur beispielhaft als eine mögliche Veranschaulichung dargestellt.

Die durchgezogene Linie zeigt den Verlauf bei einer herkömmlichen Kickdown-Vorrichtung. Hierbei tritt bei einer Fahrpedal-Auslenkung von 90% eine abrupte und plötzliche Öffnung der Drossel­ klappe in der Art einer Sprungfunktion auf, was zu einem plötzlichen und unkomfortablen Übergang in einen sportlichen bzw. kraftvollen Fahrbetrieb führt.

Gemäß der vorliegenden Erfindung folgt die Funktion der Drosselklappenstellung der gestri­ chelten Linie, d. h. erfolgt kein abrupter Übergang, sondern es gibt einen Bereich zwi­ schen 70% und 90% Fahrpedal-Auslenkung, in dem die Leistungsabgabe mit zunehmender Auslen­ kung zwar nicht sprunghaft, aber doch schneller bzw. steiler ansteigt als in einem ersten Be­ reich zwischen 0% und 70%. Dieser Anstieg kann, wie die strichpunktierte Linie zeigt auch nichtlinear sein.

Fig. 2 ist eine ähnliche Darstellung wie Fig. 1, wobei wiederum die durchgezogene Linie eine Funktion gemäß dem Stand der Technik darstellt, wie sie auch in Fig. 1 zu sehen ist. Die gestrichelte Linie zeigt wieder die, erfindungsgemäße Funktion. Hierbei ist ersichtlich, daß in einem Bereich von 0% bis 100% Fahrpedal-Auslenkung die Leistungsabgabe, d. h. die Drossel­ klappenauslenkung, kontinuierlich mit der Auslenkung des Fahrpedals steigt. Danach erfolgt zwar mechanisch keine weiter Auslenkung des Fahrpedals mehr, jedoch nimmt ein Druck­ sensor den auf das Fahrpedal wirkenden Druck (gepunktete Linie) auf und steuert die Dros­ selklappe derart an, daß mit zunehmendem sensiertem Druck der Drosselklappenwinkel und damit die Leistungsabgabe weiter steigt. Der zweite Bereich, in dem die Leistungsabgabe steiler steigt ist somit im wesentlichen weglos und nur durch den vom Fahrer auf das Fahr­ pedal ausgeübten Druck bestimmt. Auch hier ist ein linearer oder nichtlinearer Funktionsver­ lauf möglich.

Das Fahr- bzw. Gaspedal ist damit in wenigstens zwei Bereiche aufgeteilt. Einen normalen Bereich für ruhige Fahrweise mit durchschnittlichen Leistungsanforderungen mit wenig Kraftstoffverbrauch des Antriebsaggregats und einem allmählich zunehmend sportlichen Bereich für die Anforderung erhöhter Fahrleistung. Die Bereiche sind in vorteilhafter Weise für den Fahrer durch zunehmenden Widerstand des Fahrpedals erkennbar. Der zweite Be­ reich (Kickdown-Bereich) kann, wie oben erwähnt, nahezu weglos und nur durch die stär­ kere Kraft auf das Gaspedal, welches an einem Drucksensor anliegt, gekennzeichnet sein. Ferner kann im zweiten Bereich eine über den Weg zunehmende Kraft entgegen der Aus­ lenkung vorgesehen sein.

Der Übergabepunkt bzw. der Übergangspunkt zu stärker steigender Leistungsabgabe kann adaptiert werden. Im Vollanschlag des ersten oder auch Eco-Bereichs ist eine langsame Zunahme der Sportlichkeit möglich. Im Gegensatz dazu wirkte der bisher bekannte Kick­ down-Schalter eher brutal und unkomfortabel.

Ferner ist eine unbewußte Mitteilung des Fahrers über kritische Situationen an das Motor­ management und die Getriebesteuerung möglich, nämlich dann, wenn er das Gaspedal bis zum Bodenblech durchpreßt. Für diese Betriebssituation kann man eine maximale Lei­ stungsabgabe des Antriebsaggregats unter Inkaufnahme eines Komfortverlustes einstellen.

Das erfindungsgemäße System kann einfach beispielsweise durch Einbau einer zweiten oder dritten Feder zur Gegenkrafterzeugung zusammen mit entsprechender Software im Motormanagement und der Getriebesteuerung einfach, kostengünstig und höchst flexibel realisiert werden.

Der stufenlose "Kickdown-Bereich" (sogn. Power Mode) hat keine Toleranzprobleme, da hier ein vorhandener, linearer Gaspedalsensor verwendet werden kann. Ferner erkennt das Sy­ stem besser den Fahrerwunsch auch dann, wenn das Gaspedal am Eco-Vollgasanschlag ist.

Bei der Endmontage beim Hersteller stellt der Monteur die Betätigungskraftschwelle fest und gibt dem Motorsteuergerät einmalig ein, daß hier die Betätigungskraftzunahme beginnt und die Leistungsabgabe dementsprechend stärker mit dem Pedalausschlag steigen soll. Die Eingabe kann beispielsweise über einen Diagnosestecker erfolgen.

Das System kann durch einen Betätigungskraftsensor selbstlernend ausgeführt oder adap­ tiert werden.

Im einem ersten Bereich (0% bis 70% in Fig. 1 bzw. 0% bis 90% in Fig. 2) kann ein zu­ nehmender Betätigungswiderstand des Fahrpedals vorgesehen sein. Einem zweiter Bereich (70% bis 90% in Fig. 1 bzw. über 100% in Fig. 2) kann nahezu weglos sein, wobei ein Drucksensor die Steuerung übernimmt. So erfolgt nur durch eine Zunahme der Betätigungs­ kraft auf das Fahrpedal bei voll durchgedrücktem Fahrpedal eine Erhöhung der Leistungs­ abgabe das Antriebsaggregats.

Claims (5)

1. Vorrichtung zum Steuern der Leistungsabgabe einer Brennkraftmaschine, insbesondere eines Kraftfahrzeugs, mit einem auslenkbaren Fahrpedal, wobei über einen ersten vorbestimmten Betätigungsweg die Leistungsabgabe mit zunehmendem Betätigungsweg mit einer ersten vorbestimmten Steigung steigt, dadurch gekennzeichnet, daß über einen weiteren vorbestimmten Betätigungsbereich die Leistungsabgabe mit einer weiteren vorbestimmten Steigung ansteigt, wobei die weitere Steigung größer ist als die erste Steigung.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mit der Auslenkung des Fahrpedals eine Kraft entgegen dieser Anlenkung ansteigt.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß über den weiteren vorbestimmten Betätigungsweg die Kraft entgegen der Auslenkung des Fahrpedals stärker steigt als im ersten vorbestimmten Betätigungsweg.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß im Anschluß an den ersten vorbestimmten Betätigungsweg die Leistungsabgabe mit der weiteren vorbestimmten Steigung bei maximaler Auslenkung des Fahrpedals in dem weiteren vorbestimmten Betätigungsbereich von einem durch das Fahrpedal betätigten Drucksensor gesteuert wird.

5. Vorrichtung nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß eine Betätigungskraftschwelle zwischen dem ersten und dem weiteren Betätigungsbereich manuell oder von einem Betätigungskraftsensor erfaßbar und einem Steuergerät zuführbar ist, wobei im Steuergerät die Information über die Position der Betätigungskraftschwelle (Auslenkwinkel) zur Festlegung des Punktes der Steigungsänderung zwischen der ersten und der weiteren Steigung nutzbar ist.