-
Die
Erfindung betrifft ein Drosselklappensteuersystem für eine Brennkraftmaschine,
mit einem Gaspedalschalter zum Erfassen eines Maßes, um das ein Gaspedal niedergedrückt ist,
einer Betätigungseinrichtung
zum Betätigen
einer Drosselklappe gemäß elektrischen
Signalen aus einer Motorsteuereinrichtung ECU, einer Gaszugrolle
und einem Gasseilzug, dessen eines Ende um die Gaszugrolle herum
gewunden ist und dessen anderes Ende mit dem Gaspedal verbunden
ist, wobei die Betätigungseinrichtung
direkt an der Drosselklappenwelle montiert ist.
-
Die
Erfindung zielt insbesondere auf ein Drosselklappensteuersystem
für ein
intelligentes Geschwindigkeitsanpassungssystem (ISA). In den letzten
Jahren wurden viele Untersuchungen und Entwicklungen zu dem Konzept
der intelligenten Geschwindigkeitsanpassung (ISA) gemacht. Ein solches
System basiert auf der Steuerung der Drosselklappe, um die Einspritzung
von Kraftstoff in den Motor zu begrenzen, wenn das Fahrzeug eine
spezielle Geschwindigkeitsgrenze erreicht.
-
Aus 4 ist
eine herkömmliche
Drosselklappensteuervorrichtung zur Steuerung der Kraftstoffeinspritzung
ersichtlich, die mit dem Bezugszeichen 2 bezeichnet ist.
-
Die
Drosselklappensteuervorrichtung 2 ist in einem Drosselklappenkörper 4 vorgesehen
und weist eine Drosselklappe 6, eine drehbare Drosselklappenwelle 8 zum
Betätigen
der Drosselklappe 6, eine erste Schwenkplatte 14,
die an dem einen Ende der Drosselklappenwelle 8 fest montiert
ist und über
einen Gasseilzug 12 mit einem Gaspedal 10 verbunden
ist, und eine zweite Schwenkplatte 22 auf, die an dem anderen
Ende der Drosselklappenwelle 8 fest montiert ist und über einen
Drosselklappenseilzug 20 mit einem Motor 18 verbunden
ist.
-
Die
Drosselklappensteuervorrichtung 2 weist zwei Betätigungsquellen
auf, nämlich
einerseits die Manipulation des Gaspedals 10 durch den
Fahrer, wodurch der Gasseilzug 12 und daraufhin die erste Schwenkplatte 14 betätigt werden,
und andererseits den Motor 18, welcher von einer Motorsteuereinrichtung
ECU 16 gesteuert wird und den Drosselklappenseilzug 20 und
daraufhin die zweite Schwenkplatte 22 betätigt. Dementsprechend
wird die Drosselklappensteuervorrichtung 2 in drei Betätigungsmodi
betätigt,
nämlich
einem manuellen Modus, einem Automatikmodus, und einem Dualmodus.
-
Im
manuellen Modus wird die Drosselklappe 6 von der Manipulation
des Gaspedals 10 durch den Fahrer gesteuert. In diesem
Falle wird die von dem Fahrer auf das Gaspedal 10 ausgeübte Druckkraft über den
Gasseilzug 12 und die erste Schwenkplatte 14 auf
die Drosselklappenwelle 8 übertragen. Das heißt, die
erste Schwenkplatte 14 schwenkt in die eine Richtung in
direktem Verhältnis
zu dem Maß,
in welchem das Gaspedal 10 von dem Fahrer niedergedrückt wird,
und schwenkt in die andere Richtung, wenn der Fahrer das Gaspedal 10 freigibt.
Gleichzeitig bewirkt, obwohl der Motor 18 mit der zweiten Schwenkplatte 22 verbunden
ist, der Motor 18 keine Manipulation des Gaspedals, da
in dem manuellen Modus die ECU 16 dem Motor 18 keinen
elektrischen Strom zuführt.
-
In
dem Automatikmodus wird die Drosselklappe 6 von dem Motor 18 durch
Steuerung der ECU 16 betätigt. Ausführlicher betätigt, wenn
die ECU 16 bestimmt, daß der Fahrer keine manuelle Steuerung
der Drosselklappe 6 durchführt, die ECU 16 den
Motor 18 durch Zuführen
von elektrischem Strom an diesen gemäß einem Fahrzustand des Fahrzeuges,
der auf der Basis der von verschiedenen Sensoren an dem Fahrzeug
erfaßten
Daten bestimmt wird. In diesem Falle wird die Rotationskraft des
Motors 18 über
den Drosselklappenseilzug 20 und die zweite Schwenkplatte 22 auf
die Drosselklappenwelle 8 übertragen. In dem Automatikmodus
bewegt sich, da die erste Schwenkplatte 12 mit der Drosselklappenwelle 8 auch
fest verbunden ist, das Gaspedal 10 ohne Manipulation desselben
durch den Fahrer gemäß der Drehung
der Drosselklappenwelle 8 in dem Automatikmodus.
-
In
dem Dualmodus kann die Drosselklappe 6 sowohl von der Manipulation
des Gaspedals 10 durch den Fahrer als auch von der ECU 16 gesteuert werden.
Das heißt,
auf das Gaspedal 10 wird eine Gegenkraft ausgeübt, wenn
der Fahrer versucht, das Gaspedal 10 über ein vorbestimmtes Niveau
hinaus niederzudrücken
(d. h. über
ein Niveau hinaus, bei welchem das Fahrzeug über eine spezielle Geschwindigkeitsbegrenzung
hinaus angetrieben würde).
Da die Manipulation des Gaspedals 10 durch den Fahrer schließlich Vorrang
vor der automatischen Steuerung der Drosselklappe 6 hat,
ist es jedoch in dem Dualmodus nicht möglich, die Fahrzeuggeschwindigkeit
elektrisch zusteuern, wenn der Fahrer die Betätigung des Gaspedals 10 fortsetzt.
-
Aus
der
DE 196 20 929
A1 ist. ein Drosselklappensteuersystem mit einem mechanisch
angebundenen Gaspedal und einem Stellmotor als Betätigungseinrichtung,
der über
eine Feder an eine Drosselklappenwelle angebunden ist, bekannt.
Die Feder greift ebenso wie ein Gaspedal an einer Übertragungsvorrichtung
zur Drosselklappe an. Der Stellmotor erhält von einer Regeleinrichtung
elektrische Signale.
-
Eine
Drosselklappensteuersystem der eingangs bezeichneten Art ist aus
der
US 4,856,477 A bekannt.
In diesem Dokument ist eine Drosselklappensteuersystem für eine Brennkraftmaschine
beschrieben, das einen Gaspedalschalter zum Erfassen eines Maßes, um
das ein Gaspedal niedergedrückt
ist, umfasst. Dieses Drosselklappensystem weist weiterhin eine Betätigungseinrichtung
zum Betätigen
einer Drosselklappe auf, wobei es sich bei der Betätigungseinrichtung
um einen über
eine Drosselklappenwelle die Drosselklappe bewegenden Motor handelt.
Der Motor wird gemäß elektrischen
Signalen aus einer Steuereinrichtung angesteuert und bewegt. Eine
Gaszugrolle und ein Gasseilzug, dessen eines Ende um die Gaszugrolle
herum gewunden ist und dessen anderes Ende mit dem Gaspedal verbunden ist,
sind weiterhin vorgesehen. Die Gaszugrolle wird über den Gasseilzug in eine
von der Gaspedalstellung abhängige
Position bewegt. In einer niedergedrückten Stellung des Gaspedals
bildet die Gaszugrolle eine Anschlagfläche für einen auf der Drosselklappenwelle
montierten Hebel. Eine über
die der Gaspedalstellung entsprechende Öffnungsstellung hinausgehende
Bewegung des Hebels ist nicht möglich,
weil dieser an die Gaszurolle anschlägt. Die Gaszugrolle ist durch
eine Feder federbelastet und dadurch so ausgelegt, dass der Hebel
bei einer Fehlfunktion des Motors sich nicht über die durch die Gaszurolle
definierte Anschlagsposition hinausbewegen kann.
-
Andererseits
bewirkt die Konstruktion aus Feder und Gaszugrolle, dass bei Nichtbetätigung des Gaspedals
der Hebel auch dann in die die Drosselklappe schließende Verschlussposition
zurückgeschwenkt
wird, wenn der Motor ausfällt.
-
Der
Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Drosselklappensteuersystem
zum Begrenzen der Geschwindigkeit eines Fahrzeuges gemäß Signalen aus
an Straßen
installierten Leuchtzeichen für
die Geschwindigkeitsbegrenzung zu schaffen, wenn ein Fahrer versucht,
das Gaspedal des Fahrzeuges über eine
vorbestimmte Geschwindigkeitsbegrenzung hinaus niederzudrücken.
-
Dies
wird erfindungsgemäß gelöst durch
ein Drosselklappensteuersystem für
eine Brennkraftmaschine, mit einem Gaspedalschalter zum Erfassen
eines Maßes,
um das ein Gaspedal niedergedrückt
ist, einer Betätigungseinrichtung
zum Betätigen
einer Drosselklappe gemäß elektrischen
Signalen aus einer Motorsteuereinrichtung ECU, einer Gaszugrolle, die
an einer Drosselklappenwelle fest montiert ist, und einem Gasseilzug,
dessen eines Ende um die Gaszugrolle herum gewunden ist und dessen
anderes Ende mit dem Gaspedal verbunden ist, wobei die Betätigungseinrichtung
direkt an der Drosselklappenwelle montiert ist und eine Kraft erzeugt,
die größer als
die vom Fahrer auf das Gaspedal ausgeübte Kraft ist.
-
Die
Erfindung wird mit Bezug auf die Zeichnung näher erläutert. In der Zeichnung zeigen
-
1 eine
perspektivische Ansicht einer Drosselklappensteuervorrichtung gemäß einer
bevorzugten Ausführungsform
der Erfindung;
-
2 ein
Schema der Drosselklappensteuervorrichtung aus 1;
-
3 ein
Flußdiagramm,
das die Wirkungsweise der Drosselklappensteuervorrichtung aus 1 beschreibt;
und
-
4 eine
perspektivische Ansicht einer herkömmlichen Drosselklappensteuervorrichtung.
-
Mit
Bezug auf die Zeichnung wird eine Drosselklappensteuervorrichtung
gemäß einer
bevorzugten Ausführungsform
der Erfindung erläutert.
-
Wie
aus den 1 und 2 ersichtlich, ist eine Drosselklappe 32 an
dem einen Ende einer Drosselklappenwelle 34 zum Öffnen und
Schließen einer
Drosselklappenöffnung
(nicht gezeigt) fest montiert, und ein Motor 44, welcher
von einer Motorsteuereinrichtung ECU 42 gesteuert wird,
ist direkt an dem anderen Ende der Drosselklappenwelle 34 zum Betätigen der
Drosselklappe 32 montiert. Eine Gaszugrolle 40,
die über
einen Gasseilzug 38 mit einem Gaspedal 36 verbunden
ist, ist an der Drosselklappenwelle 34 zwischen der Drosselklappe 32 und
dem Motor 44 fest montiert. Der Motor 44 ist ein
Schrittmotor, der von elektrischen Signalen gesteuert werden kann.
Ein Gaspedal schalter 46 ist zum Erfassen von Niveaus vorgesehen,
in welchen das Gaspedal 36 niedergedrückt wurde und nach denen entsprechende
Daten an die ECU 42 gesendet werden.
-
Mit
Bezug auf 3 wird die Wirkungsweise der
Drosselklappensteuervorrichtung gemäß der Erfindung beschrieben.
-
Zuerst
bestimmt die ECU 42 in Schritt S10, ob das Gaspedal 36 von
dem Fahrer betätigt
wird. Gleichzeitig erfaßt,
wenn das Gaspedal 36 von dem Fahrer betätigt wird, der Gaspedalschalter 46 den Weg,
um den das Gaspedal 36 niedergedrückt wird, und sendet ein entsprechendes
elektrisches Signal an die ECU 42. Wenn das Niederdrücken des
Gaspedals 36 erfaßt
ist, bestimmt die ECU 42 in Schritt S20, ob die elektrische
Steuerung durchgeführt
ist. Wenn bestimmt wurde, daß die
elektrische Steuerung durchgeführt
ist, versetzt die ECU 42 in Schritt S30 die Drosselklappensteuervorrichtung
in einen Dualmodus, in welchem die Vorrichtung sowohl mechanisch
als auch elektrisch gesteuert wird. Andererenfalls, wenn in Schritt
S20 bestimmt wird, daß die
elektrische Steuerung nicht durchgeführt ist, versetzt die ECU 42 in
Schritt S40 die Drosselklappensteuervorrichtung in einen mechanischen
Modus.
-
Wenn
die ECU 42 bestimmt, daß das Gaspedal 36 von
dem Fahrer nicht betätigt
wird, wird in Schritt S10 bestimmt, ob die elektrische Steuerung
in Schritt S50 durchgeführt
ist. Wenn bestimmt wird, daß die
elektrische Steuerung durchgeführt
ist, versetzt die ECU 42 in Schritt S60 die Drosselklappensteuervorrichtung
in einen elektrischen Modus. Anderenfalls, wenn in Schritt S50 bestimmt
wird, daß die
elektrische Steuerung nicht durchgeführt ist, wird der Vorgang neu
gestartet.
-
In
dem in Schritt S30 festgesetzten Dualmodus hat die elektrische Steuerung
Vorrang vor der mechanischen Steuerung. Das heißt, die Kraft des Motors 44 ist
größer als
die Kraft, die an dem Gaspedal 36 von dem Fahrer aufgebracht
werden kann.
-
Da
die ECU 42 den Motor 44 basierend auf den von
dem Gaspedalschalter 46 erfaßten Daten des Maßes steuert,
um das das Gaspedal 36 niedergedrückt ist, wird kein Antrieb
des Motor um dieses Maß bewirkt,
da die Leistung aus dem Maß,
um das das Gaspedal 36 niedergedrückt ist, bereits an der Drosselklappenwelle 34 durch
den Motor 44 über
die Steuerung der ECU 42 reflektiert wird.
-
In
dem mechanischen Modus, der in Schritt S40 festgesetzt ist, wird
der dem Motor 44 zugeführte elektrische
Strom von Signalen aus der ECU 42 unterbrochen, so daß sich die
Drosselklappenwelle 34 durch Manipulation des Gaspedals 36 durch
den Fahrer frei drehen kann. Die Drosselklappensteuervorrichtung
wird auf Geschwindigkeitsniveaus unterhalb der vorbestimmten Höchstgeschwindigkeit
in den manuellen Modus versetzt.
-
In
dem elektrischen Modus S60 wird die Drosselklappe 32 von
dem Motor 44 unter Steuerung der ECU 42 betätigt. In
diesem Falle bewegt sich das Gaspedal 36 gemäß dem Maß der Drehung
des Motors 44, da das Gaspedal 36 über den
Gasseilzug 38 und die Gaszugrolle 40 mit der Drosselklappenwelle 34 verbunden
ist.
-
Da
die ECU 42 Vorrang vor der Steuerung der Drosselklappe 32 hat,
wenn die erfindungsgemäße Drosselklappensteuervorrichtung
mit einem ISA-System verwendet wird, empfängt die ECU 42 ein
drahtloses Signal der Höchstgeschwindigkeit
aus Leuchtzeichen, die in einem speziellen Bereich eingebaut sind,
und stellt sicher, daß das
Fahrzeug die Geschwindigkeitsbegrenzung in diesem Bereich nicht überschreitet,
selbst wenn der Fahrer das Gaspedal 36 über ein Niveau hinaus niederdrückt, das über der
Geschwindigkeitsbegrenzung liegen würde.
-
Bei
der Drosselklappensteuervorrichtung gemäß der Erfindung ist der Motor
direkt mit der Drosselklappenwelle verbunden, so daß die Drosselklappenöffnung genau
eingestellt werden kann. Da die Drosselklappensteuervorrichtung
durch die Verwendung einer Gaszugrolle und einen Gasseilzug durch direktes
Verbinden des Motors mit der Drosselklappenwelle einfach aufgebaut
ist, werden Gewicht und Größe der Vorrichtung
verringert und die Herstellungskosten minimiert.
-
Die
Drosselklappensteuervorrichtung gemäß der Erfindung ist ideal für die Anwendung
bei einem ISA-System, da die ECU die Drosselklappe steuert, um die
vorbestimmte Höchstgeschwindigkeit
völlig sicherzustellen,
selbst wenn der Fahrer versucht, das Gaspedal über einen Punkt hinaus niederzudrücken, der
das Fahrzeug über
die Höchstgeschwindigkeit
hinaus antreiben würde.