DE2829894A1 - Speed control for IC engine vehicle - with correction signal for throttle setting derived from speed and rate of change of speed signals - Google Patents
Speed control for IC engine vehicle - with correction signal for throttle setting derived from speed and rate of change of speed signalsInfo
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Abstract
Description
Vorrichtung zur selbsttätigen Regelung der Device for automatic regulation of the
Fahrgeschwindigkeit eines Kraftfahrzeuges mit Verbrennungsmotor Die Erfindung bezieht sich auf eihe Vorrichtung zur selbsttätigen Regelung der Fahrgeschwindigkeit eines Kraftfahrzeuges mit Verbrennungsmotor der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 genannten Art. Driving speed of a motor vehicle with an internal combustion engine The invention relates to a device for the automatic control of the driving speed of a motor vehicle with an internal combustion engine in the preamble of the claim 1 mentioned Art.
Durch Verbrennungsmotoren angetriebene Kraftfahrzeuge besitzen üblicherweise eine Geschwindigkeitssteuerung derart, daß der Fahrzeuglenker die Leistung des Motors so steuert, daß die Fahrwiderstände in erwünschter Weise ausgeglichen werden. Die Leistungsanpassung geschieht dabei üblicherweise so, daß mit einem Gaspedal der Volumenstrom des Kraftstoffes für den Motor eingestellt wird, entweder durch eine mechanische Verbindung zwischen dem Gaspedal und der Drosselklappe des Vergasers bei einem Otto-Motor, oder durch eine mechanische Verbindung zwischen diesem Gaspedal und der Einspritzpumpe z. B, beim Dieselmotor.Internal combustion engine powered automobiles typically have a speed control such that the vehicle operator controls the power of the engine controls so that the driving resistances are balanced in the desired manner. the Power adjustment is usually done so that with an accelerator pedal Volume flow of the fuel for the engine is set, either by a mechanical connection between the accelerator pedal and the throttle of the carburetor in an Otto engine, or through a mechanical connection between this accelerator pedal and the injection pump z. B, for the diesel engine.
Wenn der Fahrzeugführer unter diesen Umständen eine bestimmte Fahrgeschwindigkeit einhalten möchte oder einhalten muß, ist er gezwungen, die sich häufig ändernden Fahrwiderstände durch ständiges Ändern der Gaspedalstellung auszugleichen. Da sich die Fahrwiderstände häufig nur vergleichsweise langsam ändern, z. 3. bei langsamem Übergang von der Ebene in eine Steigung, bemerkt der Fahrer häufig erst spät eine Differenz zwischen der tatsächlichen und der gewünschten Fahrgeschwindigkeit. In einem dynamischen Kolonnenfluß bedeutet dies unter Umständen eine starke Verlangsamung der Kolonnengeschwindigkeit bis hin zu einer Staubildung, was zwangsläufig mit einer Erhöhung der Unfallgefahr verbunden ist. Jede unnötige Geschwindigkeitsänderung, die sich aus einer Verzögerungs- und/oder einer Beschleunigungsphase zusammensetzen kann, bewirkt darüberhinaus im Vergleich zu einer stationären Geschwindigkeit einen erhöhten Energieverbrauch. Aus diesen beiden Gründen sowie aus Komfortgründen sind daher bereits Vorrichtungen zur automatischen Regelung der Fahrgeschwindigkeit entwickelt worden (z. B. DE-PS 821 669), bei denen mittels eines Gaspedals oder eines Handhebels ein Geschwindigkeits-Sollwert vorgegeben wird und die den Fahrzustand des Fahrzeugs bestimmenden Stellglieder (Leistungsregelung der Antriebsmaschine, Getriebeübersetzung etc.) solange verändert werden, bis die eingestellte Sollgeschwindigkeit erreicht ist. Bei diesen bekannten Vorrichtungen wird bei Betätigung des Gaspedals ein nicht näher definierter Geschwindigkeits-Sollwert vorgegeben, aufgrund dessen das Fahrzeug beschleunigt wird, um die dazugehörige Geschwindigkeit zu erreichen.If the vehicle driver under these circumstances a certain driving speed wants to comply or must comply, he is forced to keep changing frequently Compensate for driving resistance by constantly changing the accelerator pedal position. That I the driving resistances often only change comparatively slowly, z. 3. at slow speed The driver often only notices a transition from the level to an incline at a late stage Difference between the actual and the desired driving speed. In This may mean a dynamic column flow one strong deceleration of the column speed up to the formation of a jam, what is inevitably associated with an increase in the risk of accidents. Any unnecessary speed change which are composed of a deceleration and / or an acceleration phase can, moreover, causes a compared to a steady-state speed increased energy consumption. For these two reasons as well as for convenience reasons therefore devices for automatic control of the driving speed have already been developed been (z. B. DE-PS 821 669), in which by means of an accelerator pedal or a hand lever a speed setpoint is specified and the driving condition of the vehicle determining actuators (power control of the prime mover, gear ratio etc.) can be changed until the set target speed is reached is. In these known devices, a is not when the accelerator pedal is pressed specified speed setpoint defined in more detail, on the basis of which the vehicle is accelerated in order to reach the appropriate speed.
Bei Betätigung des Gaspedals ist dem Fahrzeugführer also nicht bekannt, ob der von ihm gerade eingestellte Geschwindigkeits-Sollwert auch seinen Wünschen entspricht. Unter Umständen wird das Fahrzeug also nur auf eine Geschwindigkeit beschleunigt, die unter der von ihm gewünschten Geschwindigkeit liegt, so daß er den Sollwert nachstellen muß. Andererseits ist es möglich, daß das Fahrzeug aufgrund des eingestellten Sollwertes auf eine Geschwindigkeit beschleunigt werden würde, die erheblich oberhalb der gewünschten Geschwindigkeit liegt. In diesem Fall muß der Fahrzeuglenker bei Brreichen der der Fahrsituation angepaßten, gewünschten Geschwindigkeit den Geschwindigkeits-Sollwert nach unten korrigieren. Gegebenenfalls muß mehrmals eine entsprechende Korrektur vorgenommen werden.When the accelerator is pressed, the driver does not know whether the speed setpoint he has just set also meets his requirements is equivalent to. Under certain circumstances, the vehicle will only go to one speed accelerates, which is below the speed desired by him, so that he must readjust the setpoint. On the other hand, it is possible that the vehicle due to the adjusted setpoint would be accelerated to a speed, which is significantly above the desired speed. In this case must the vehicle driver when reaching the desired speed adapted to the driving situation correct the speed setpoint downwards. If necessary, several times a corresponding correction can be made.
Der so ermittelte "richtige" Geschwindigkeits-Sollwert muß durch eine entsprechende Krafteinwirkung auf das Betätigungspedal aufrechterhalten bleiben. Lediglich in den Sonderfällen, in denen definierte, beispielsweise durch Verkehrsvorschriften vorgeschriebene Geschwindigkeiten (50 km/h, 100 km/h oder 130 km/h) eingestellt werden sollen, müssen diese Schwierigkeiten nicht zwangsläufig eintreten, weil in diesen Fällen eine markierte, d. h. geeichte Pedalstellung, die dem gewünschten Geschwindigkeits-Sollwert exakt entspricht, vorgesehen werden kann.The "correct" speed setpoint determined in this way must be replaced by a corresponding force to be maintained on the operating pedal. Only in the special cases in which it is defined, for example by traffic regulations prescribed speeds (50 km / h, 100 km / h or 130 km / h) are set these difficulties do not necessarily have to occur because in these cases a marked, d. H. calibrated pedal position that corresponds to the desired Speed setpoint corresponds exactly, can be provided.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine Vorrichtung der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 genannten Art weiter zu verbessern und insbesondere so auszubilden, daß der Bedienungskomfort erhöht und die Sicherheit weiter verbessert wird.The object of the invention is to provide a device as described in the preamble of claim 1 to further improve the type mentioned and in particular to train it so that that the ease of use is increased and safety is further improved.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst. Die Fahrgeschwindigkeit wird also nicht mehr direkt, sondern indirekt durch Regelung der Beschleunigung oder Verzögerung geregelt, d. h. nach Art eines permanenten Ausgleichs von Zuständsänderungen. Da bei dieser Art der Geschwindigkeitsregelung bei erreichter Wunschgeschwindigkeit ein Beschleunigungs- bzw. Verzögerungs-Sollwert vom Fahrzeugführer nicht weiter vorgegeben werden muß - diese Geschwindigkeit soll ja aufrechterhalten bleiben und damit muß jede Beschleunigung oder Verzögerung unterbleiben bzw. sofort ausgeglichen werden-, wird der das Gas- bzw.According to the invention, this object is achieved by the characterizing features of claim 1 solved. The driving speed is no longer direct, but indirectly regulated by regulating the acceleration or deceleration, d. H. in the manner of a permanent compensation of changes in state. Since with this species the speed control when the desired speed is reached an acceleration or deceleration setpoint does not have to be specified by the driver - this speed should be maintained and with it every acceleration must or delay are not taken or compensated immediately-, the gas respectively.
das Bremspedal bedienende Fuß frei, so daß der Fahrer sich besser entspannen kann solange das Fahrzeug mit konstanter Geschwindigkeit fährt bzw. fahren soll. Insbesondere-ist es also auch möglich, daß er seinen Fuß während dieser Zeit bereits in Bremsbereitschaft hält, so daß die benötigte Reaktions- und Ansprechzeit bei plötzlich erforderlichen Bremsvorgängen verringert wird.The brake pedal operating foot free so that the driver feels better can relax as long as the vehicle is driving or driving at constant speed target. In particular, it is therefore also possible that he has his foot during this time already holds in readiness for braking, so that the required reaction and response time is reduced when braking is suddenly required.
Vorteilhafte Weiterbildungen und Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.Advantageous further developments and refinements of the invention are specified in the subclaims.
Anhand eines in der Zeichnung dargestellten schematischen Ausführungsbeispieles werden die Erfindung und vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung erläutert.On the basis of a schematic embodiment shown in the drawing the invention and advantageous embodiments of the invention are explained.
In der einzigen Figur der Zeichnung ist schematisch die Regelanordnung für die selbsttätige Regelung der Fahrgeschwindigkeit eines Kraftfahrzeuges mit Verbrennungsmotor dargestellt, wobei vom Verbrennungsmotor des Kraftfahrzeuges lediglich das für die Leistungsregelung dieses Motors dienende mit 1 bezifferte Stellglied gezeigt ist. Der Regelkreis besteht aus diesemyStellglied 1 , einem dem Stellglied vorgeschalteten Regler 3 sowie einem die Fahrgeschwindigkeit des Kraftfahrzeuges erfassenden Meßorgan 2. Als Meßorgan kann jede geeignete Anordnung eingesetzt werden, die ein der Fahrgeschwindigkeit proportionales Ausgangssignal für die Regelanordnung zur Verfügung stellt. In der Zeichnung ist mit 2.1 schematisch das eigentliche Geschwindigkeitserfassungsglied durch sein Funktionsbild ( Geschwindigkeit als Funktion der Zeit) symbolisiert. Dieses Geschwindigkeitssignal wird in einem nachgeschalteten Geschwindigkeits- Spannungs-Umwandler 2.2 in eine fahrgeschwindigkeitsproportionale Spannung umgeformt. Dieses geschwindigkeitsproportionale Signal VIst wird dem Regler 3 über ein Differenzierglied 3.2, das im Ausführungsbeispiel durch einen Kondensator symbolisiert ist, zugeführt. Am Eingang des Rechenverstärkers o. ä. 3.1 des Reglers ist also die erste zeitliche Ableitung des vom Meßorgan 2 erfaßten geschwindigkeitsproportionalen Signals VIst als Ist-Wert wirksam. Der Soll-Wert wird dem Regler über ein Proportionalglied (Ohmscher Widerstand 3.4) zugeführt. Der Vollständigkeit halber ist mit 3.3 ein Rückkopplungsglied angedeutet. Ausgangsseitig ist der Regler 3 mit dem Stellglied 1 verbunden. Dieses besteht im Ausführungsbeispiel aus einem elektrischen Stellmotor 1.2 und einer mechanisch damit gekoppelten Drosselklappe 1.1 eines Vergasers, wobei die Verwendung eines OttoMotors vorausgesetzt wurde.In the single figure of the drawing is the control arrangement schematically for the automatic control of the driving speed of a motor vehicle Internal combustion engine shown, with the internal combustion engine of the motor vehicle only the actuator numbered 1 for regulating the output of this motor is shown. The control loop consists of this actuator 1, a the actuator upstream controller 3 and a speed of the Motor vehicle detecting measuring element 2. Any suitable arrangement can be used as the measuring element which have an output signal proportional to the driving speed provides for the control arrangement. In the drawing, 2.1 is schematic the actual speed sensing element through its functional image (speed as a function of time). This speed signal is in a downstream speed-voltage converter 2.2 into a driving speed proportional Stress transformed. This speed-proportional signal VIst is sent to the controller 3 via a differentiator 3.2, which in the exemplary embodiment by a capacitor is symbolized, supplied. At the input of the processing amplifier or similar 3.1 of the controller is therefore the first time derivative of the speed-proportional value detected by the measuring element 2 Signals VIst effective as actual value. The setpoint is sent to the controller via a proportional element (Ohmic resistance 3.4) supplied. For the sake of completeness, 3.3 is a Feedback element indicated. On the output side is the controller 3 with the actuator 1 connected. In the exemplary embodiment, this consists of an electric servomotor 1.2 and a mechanically coupled throttle valve 1.1 of a carburetor, wherein the use of a gasoline engine was assumed.
Bei Einsatz eines Dieselmotors oder eines Otto-Motors mit Einspritz-Stelle pumpe tritt selbstverständlich an die / der gezeigten Drosselklappe die für diese Motortypen typische 3rennstoff-Mengenregeleinrichtung. Zur Vorgabe des Soll-Wertes für den Regler 3 sind zwei voneinander getrennte Sollwertgeber vorgesehen. Ein erster Sollwertgeber 7 ist mechanisch mit dem üblichen Gaspedal 5 und ein zweiter Sollwertgeber 8 mechanisch mit dem üblichen Bremspedal 6 gekoppelt. Diese Sollwertgeber können beispielsweise als übliche Drehpotentiometer ausgebildet sein, welche entsprechend der Winkelstellung dieser Pedale jeweils ein winkelstellungsproportionales Spannungssignal liefern. Beide Sollwertgeber sind ausgangsseitig über einen Vorverstärker 4 elektrisch so miteinander gekoppelt, daß am Ausgang dieses Vorverstärkers die - verstärkte - Differenz der von-beiden Sollwertgebern 7 und 8 gelieferten Sollvert-Signale als dem Regler 3 zuzuführendes Sollwert-Signal ansteht. Die beiden Sollwertgeber 7 und 8 sind dabei derart bemessen und angeordnet, daß bei Nichtbetätigung sowohl des Gaspedals 5 als auch des Breuspedals 6 am Ausgang des Vorverstärkers 4 der Soll-Wert Null ansteht. Der vom ersten Sollwertgeber 7 gelieferte Soll-Wert stellt dabei einen Beschleunigungs-Soll-Wert dar, während der vom zweiten Sollwertgeber 8 kommende Soll-Wert einen Verzögerungs-Soll-Wert repräsentiert. Bei Betätigung des Gaspedals5 steht dementsprechend am Sollwerteingang des Reglers 3 ein Sollwert-Signal der einen Polarität und bei Betätigung des Bremspedals 6 ein Sollwert-Signal der entgegengesetzten Polarität an.When using a diesel engine or an Otto engine with an injection point pump naturally occurs at the throttle valve shown for this Engine types typical 3fuel quantity control device. For specifying the target value two separate setpoint generators are provided for controller 3. A first Setpoint generator 7 is mechanical with the usual accelerator pedal 5 and a second setpoint generator 8 mechanically coupled with the usual brake pedal 6. These setpoint generators can be designed for example as a conventional rotary potentiometer, which accordingly the angular position of these pedals is a voltage signal proportional to the angular position deliver. Both setpoint generators are electrical on the output side via a preamplifier 4 so coupled that at the output of this preamplifier the - amplified - difference between the two target value generators 7 and 8 supplied target value signals as the setpoint signal to be supplied to the controller 3. The two setpoint generators 7 and 8 are dimensioned and arranged in such a way that when not actuated both of the accelerator pedal 5 as well as the Breuspedals 6 at the output of the preamplifier 4, the setpoint value Zero is pending. The setpoint value supplied by the first setpoint generator 7 represents one Acceleration setpoint value, while that coming from the second setpoint generator 8 Setpoint value represents a deceleration setpoint value. When the accelerator pedal is depressed 5 there is accordingly a setpoint signal of the one at the setpoint input of the controller 3 Polarity and when the brake pedal 6 is pressed, a setpoint signal of the opposite Polarity on.
Die dargestellte Regelung arbeitet nach dem Prinzip des permanenten Ausgleichs von Zustandsänderungen. Solange keines der beiden Pedale 5 bzw. 6 betätigt wird, also der Soll-Wert Null am Sollwerteingang des Reglers 3 ansteht, behält das Fahrzeug exakt die Fahrgeschwindigkeit bei, mit der es gerade fährt. Das Fahrzeug fährt dann geregelt mit einer konstanten Fahrgeschwindigkeit weiter. Jede - - z. B. durch die Fahrwiderstände bedingte - Veränderung dieser Geschwindigkeit, d. h. jede Verzögerung oder Beschleunigung des Fahrzeuges, würde dazu führen, daß dem Regler 3 über das Differenzierglied 3.2 ein entsprechender Ist-Wert zugeführt werden würde. Der Regler 3 würde daher so ausgesteuert werden, daß die Drosselklappe 1.4 über den elektrischen Stellmotor 1.2 so verstellt wird, daß diese Bahrgeschwindigkeitsänderung wieder rückgängig gemacht wird.The scheme shown works on the principle of permanent Compensation for changes in state. As long as neither of the two pedals 5 or 6 is actuated If the setpoint value is zero at the setpoint input of controller 3, it remains Vehicle at exactly the speed at which it is currently driving. The vehicle then continues to drive in a controlled manner at a constant driving speed. Any - - e.g. B. due to the driving resistances - change in this speed, d. H. any deceleration or acceleration of the vehicle would result in the A corresponding actual value can be fed to controller 3 via the differentiating element 3.2 would. The controller 3 would therefore be controlled so that the throttle valve 1.4 is adjusted via the electric servomotor 1.2 so that this Bahr speed change is reversed.
Eine Erhöhung oder Verringerung der Fahrgeschwindigkeit des Kraftfahrzeuges wird in gewohnter Weise durch Betätigung des Gaspedals 5 bzw.An increase or decrease in the driving speed of the motor vehicle is activated in the usual way by pressing the accelerator pedal 5 resp.
des Bremspedals 6, d. h. also durch Vorgabe eines Beschleunigungs- bzw.the brake pedal 6, d. H. i.e. by specifying an acceleration respectively.
Verzögerungs~Sollwertes erreicht. Entsprechend der sich dadurch ergebenden Soll-Istwert-Differenz am Reglereingang wird der Regler 3 so ausgesteuert, daß das ihm nachgeschaltete Stellglied 1 entsprechend in die für eine Beschleunigung bzw. für eine Verzögerung erforderliche Richtung verstellt wird. Entsprechend der dadurch eintretenden Beschleunigung bzw. Verzögerung des Fahrzeuges wird über das Meßorgan 2 eine entsprechende Geschwindigkeitsänderung erfaßt, die über das Differenzierglied 3.2 als Ist-Wert wirksam wird. Man erkennt, daß hierbei eine Beschleunigungs- bzw. Verzögerungs-Regelung stattfindet.Delay setpoint reached. According to the resulting Setpoint / actual value difference at the controller input, controller 3 is controlled so that the actuator 1 connected downstream of it in the appropriate position for acceleration or direction required for a deceleration is adjusted. According to the result Occurring acceleration or deceleration of the vehicle is via the measuring element 2 detects a corresponding change in speed, which is transmitted via the differentiating element 3.2 becomes effective as the actual value. It can be seen that this is an acceleration or deceleration control takes place.
Dies ist für die Erfindung jedoch nebensächlich. Entscheidend ist vielmehr, daß der Fahrzeuglenker bei Erreichen der von ihm gewünschten Fahrgeschwindigkeit durch Fortnehmen seines Fußes vom gerade betätigten Fußpedal 5 bzw. 6 diesen vorliegenden Geschwindigkeitswert geregelt weiterfahren kann. Durch die Nichtbetätigung der Fußpedale steht nämlich am Sollwerteingang 7 der Soll-Wert Null an, was bedeutet, daß das Fahrzeug anschließend weder weiter beschleunigt noch weiter verzögert wird. Man erkennt, daß die gewünschte Geschwindigkeitsveränderung durch eine - vorübergehende - gezielte Verstimmung des Regelkreises erzielt wird.However, this is irrelevant to the invention. What matters is rather, that the vehicle driver when he reaches the driving speed desired by him by removing his foot from the foot pedal 5 or 6 that has just been pressed Speed value can continue controlled. By not using the foot pedals namely, the setpoint value zero is pending at setpoint input 7, which means that the The vehicle is then neither accelerated nor decelerated further. Man recognizes that the desired speed change by a - temporary - Targeted detuning of the control loop is achieved.
In der Figur ist erkennbar, daß das Bremspedal 6 in üblicher Weise mit einem Hauptbremszylinder 9 eines üblichen hydraulischen Bremssystems verbunden ist. Bekanntlich muß bei Betätigung eines Bremspedals aufgrund nicht vermeidbarer Elastizitäten üblicherweise erst ein gewisser Leerweg überwunden werden, ehe das Bremssystem anspricht.In the figure it can be seen that the brake pedal 6 in the usual way connected to a master cylinder 9 of a conventional hydraulic brake system is. It is known that when a brake pedal is pressed, due to unavoidable Elasticities are usually only overcome a certain free path before that Brake system responds.
Um ein schnelleres Reagieren des Fahrzeuges auf die Betätigung des Bremspedals zu erreichen, ist es daher von Vorteil, wenn der zweite Sollwertgeber 8 zumindest annähernd spielfrei mit dem Bremspedal 6 gekoppelt ist, so daß über die Regelanordnung bereits eine Verzögerung des Fahrzeuges eintritt, ehe das eigentliche Bremssystem des Fahrzeuges wirksam wird.To enable the vehicle to react more quickly to actuation of the To achieve the brake pedal, it is therefore advantageous if the second setpoint generator 8 is coupled at least approximately free of play with the brake pedal 6, so that over the control arrangement already causes a deceleration of the vehicle before the actual one The vehicle's braking system becomes effective.
Man erkennt, daß bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung eine Integration der Sollwertvorgabe nicht im Regler, sondern - unter Berücksichtigung der Motorleistung und der Fahrwiderstände - über die Regelstrecke, d. h. über das Kraftfahrzeug selbst, erfolgt. Im übrigen versteht es sich, daß die Erfindung nicht auf die im Ausführungsbeispiel gezeigten Regelbausteine etc. beschränkt ist. Anstelle elektrischer Regelglieder können selbstverständlich auch pneumatische oder hydraulische Bauelemente Verwendung finden. Statt analoger Technik kann auch eine digitale Technik eingesetzt werden.It can be seen that an integration in the device according to the invention the setpoint specification not in the controller, but - taking into account the motor power and the driving resistances - via the controlled system, d. H. via the vehicle itself, he follows. In addition, it goes without saying that the invention does not apply to that in the exemplary embodiment shown rule blocks etc. is limited. Instead of electrical control elements Of course, pneumatic or hydraulic components can also be used Find. Instead of analog technology, digital technology can also be used.
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
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OAM | Search report available | ||
OC | Search report available | ||
8120 | Willingness to grant licences paragraph 23 | ||
8110 | Request for examination paragraph 44 | ||
8127 | New person/name/address of the applicant |
Owner name: VOLKSWAGEN AG, 3180 WOLFSBURG, DE |
|
D2 | Grant after examination | ||
8363 | Opposition against the patent | ||
8331 | Complete revocation |