DE2852211A1

DE2852211A1 - Einrichtung zum steuern der fahrgeschwindigkeit eines kraftfahrzeuges

Info

Publication number: DE2852211A1
Application number: DE19782852211
Authority: DE
Inventors: Harald Collonia
Original assignee: Mannesmann VDO AG
Current assignee: Mannesmann VDO AG
Priority date: 1978-12-02
Filing date: 1978-12-02
Publication date: 1980-06-19
Also published as: GB2037007A; FR2442738A1; FR2442738B1; US4353339A; DE2852211C2; GB2037007B; JPS6053772B2; JPS5578134A

Description

VDO ". ■- . 6 FRANKFURT/MAIN 90 ADOLF SCHINDLING AG GRÄFSTRASSE 103

Einrichtung zum Steuern der Fahrgeschwindigkeit eines Kraftfahrzeugs.

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zum Steuern der Fahrgeschwindigkeit eines Kraftfahrzeugs mit einem vom Fahrzeugführer betätigbaren Steuerglied, insbesondere einem Gaspedal, das mit einem ersten Stellungsgeber gekuppelt ist, mit einem elektrischen Regler zum Übertragen der Verstellung des Steuerglieds auf ein das Kraftstoff-Luftgemisch beeinflussendes Element, insbesondere auf ein Dosierglied einer Einspritzpumpe, mittels eines mit: dem Dosierglied in Wirkverbindung stehenden, entgegen der Kraft einer Rückstellfeder wirkenden Elektromotors ₀. der mit einem in dem Regler gebildeten Motorstrom gespeist wird, sowie mit einem mit dem Dosierglied gekuppelten zweiten Stellungsgeber, der in einem Rückführkreis unter Einschluss des Reglers angeordnet ist.

Derartige bekannte Einrichtungen sind vorgesehen, um die Verstellung eines Gaspedals, das im Fahrzeugraum untergebracht ist, auf eine Drosselklappe oder ein Dosierglied einer Einspritzpumpe im Motorraum zu übertragen, ohne hierzu einen Bowdenzug oder ein Gestänge zu verwenden. Da durch das Gaspedal nur noch ein erster Stellungsgeber,

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In der Regel ein Stellwiderstand, zu verstellen Ist, genügen geringe Stellkräfte, im Gegensatz zu der üblichen mechanischen Verbindung zwischen Gaspedal und Drosselklappe.
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Eine bekannte Einrichtung zum Steuern der Fahrzeuggeschwindigkeit eines Kraftfahrzeugs der eingangs genannten Gattung weist einen elektrischen Regler auf, dessen Sollwerteingang mit dem Ausgangssignal eines ersten Stellungsgebers beaufschlagt wird, der mit dem Gaspedal gekuppelt ist und dessen Istwerteingang mit dem Ausgangssignal eines zweiten elektrischen Stellungsgebers beaufschlagt wird, der mit einem elektromechanischen Stellglied mechanisch gekuppelt ist, das mit dem das Kraftstoff-Luftgemisch beeinflussende Element in Wirkverbindung steht. - Durch den zweiten elektrischen Stellungsgeber, der in dem Rückführkreis angeordnet ist, wird erreicht, dass die Verstellung des das Kraftstoff-Luftgemisch beeinflussenden Elements genau der Einstellung des Steuerglied, insbesondere des Gaspedals folgt, wobei Positionsfehler des Stellglieds, die auf ReIbungseinflussen und ähnlichen StÖrgrössen beruhen, ausgeregelt werden. - Diese Einrichtung zum Steuern der Fahrgeschwindigkeit eines Kraftfahrzeugs in Abhängigkeit von der Stellung eines Steuerglieds kann, wie bekannt, auch dahingehend erweitert werden, dass die Fahrgeschwindigkeit auf einen vorgegebenen Wert eingeregelt wird. Hierzu kann die Einrichtung in bekannter Weise dadurch erweitert werden, dass dem Sollwerteingang des Reglers ein Vergleicher vorgeschaltet ist, dessen einer Eingang mit dem ersten Stellungsgeber verbunden ist, und dessen anderer Eingang mit einer motordrehzahlproportionalen Spannung beaufschlagt wird. Bei dieser Einrichtung wird der Motor auf eine der jeweiligen Gaspedalstellung entsprechende konstante Motordrehzahl geregelt. Bei feststehender Gaspedalstellung wird ein Fahren mit einer konstanten Fahrgeschwindigkeit unabhängig von Belastungsänderungen des Motors bewirkt. Auch hierbei ist zum genauen Einstellen des das Kraftstoff-Luft-

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gemisch beeinflussenden Elements die Rückführung mittels eines mit diesem Element gekuppelten zweiten Stellungsgebers vorgesehen.

Die Rückführung der Stellgrösse mit dem zweiten Stellungsgeber, die beim οrdnungsgemessen Betrieb für eine besonders genaue Einstellung des Stellglieds sorgt, kann aber bei einer Störung den Ausfall der gesamten Einrichtung verursachen, da die Einrichtung versucht, die Rückführgrösse auf eine der Steuergrösse, die von dem ersten Stellungsgeber gebildet wird, gleiche Grösse einzustellen» Venn dabei wegen einer Störung der zweite Stellungsgeber bei der an sich richtigen Position des Stellglieds nicht die richtige Rückführgrösse abgibt, wird das Stellglied immer weiter aus dieser richtigen Position in eine falsche Lage bewegt. - Um wenigstens sicherzustellen, dass bei einem Ausfall der Rückführung die Drosselklappe nicht in eine Vollgasstellung geschwenkt wird oder ungewollt in der Vollgasstellung verbleibt, sind bei einer bekannten Einrichtung mit einem Stellglied mit einem Stellmotor_s der über eine elektrisch betätigbare Kupplungseinrichtung mit dem das Kraftstoff-Luftgemisch beeinflussenden Element in Wirkverbindung steht, Mittel vorgesehen, die bei einer Störung den Kraftfluss über die Kupplungseinrichtung unterbrechen. Da der Stellmotor bzw. der Elektromotor das das Kraftstoff-Luftgemisch beeinflussende Element gegen die Kraft einer Feder aus seiner Ruhestellung schwenkt^ wird durch Entkuppeln des Stellmotors das Element durch die Feder in seine Ruhelage zurückgeschwenkt. Dadurch kann der Kraftfahrzeugmotor auf seine Leerlaufdrehzahl zurückfallen. Es ist jedoch bei dieser Einrichtung nicht möglich_s dass das gestörte Kraftfahrzeug mit eigener Kraft weiterfährt, wenn auch nur um eine kleinere Strecke, beispielsweise bis zur nächsten Werkstatt.

Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, unter Vermeidung der Nachteile der bekannten Bin-

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richtungen eine Einrichtung der eingangs genannten Gattung so auszugestalten, dass auch bei einer Störung des Rückführungskreises eine wenigstens annähernd genaue Einstellung des das Kraftstoff-Luftgemisch beeinflussenden Elements nach Maßgabe des vom Fahrzeugführer betätigbaren Steuerglieds ermöglicht ist. Diese Einrichtung soll dabei möglichst wenig aufwendig sein.

Diese Aufgabe wird für eine Einrichtung der eingangs genannten Gattung .erfindungsgemäss gelöst durch eine derartige Struktur und Bemessung des Rückführkreises, dass die durch den Rückführkreis gebildete Motorstromänderung auf einen zur Ausregelung des grösstmöglichen Positionsfehlers des Stellglieds ausreichende Grosse begrenzt ist.

Diese Einrichtung wirkt bei ungestörtem Rückführkreis mit hoher Genauigkeit, da mögliche Positionsabweichungen aufgrund von Reibungseinflüssen oder ähnlichen Störgrössen durch die Rückführgrösse in üblicher Weise ausgeregelt wird. Die Rückführgrösse hat jedoch nur einen begrenzten Einfluss auf die Verstellung des Stellglieds, der ausreicht, um Positionsfehler zu eliminieren. Dabei wird nicht unbedingt angestrebt, die.exakte Stellung innerhalb kürzester Zeit zu erreichen, sondern es genügt, wenn die exakte Einstellung nach einer noch zulässigen Einstellzeit erreicht wird. - Tritt jedoch in dem Rückführkreis eine Störung auf, die normalerweise einen Ausfall der gesamten Einrichtung zur Folge hätte, da das Stellglied an einen seiner Anschläge fährt, so ist im vorliegenden Fall trotz einer solchen Störung eine Verstellung des Stellglieds in Abhängigkeit von der Stellung des Steuerglieds bzw. des ersten Stellungsgebers ermöglicht, wenn auch nicht exakt in eine bestimmte Lage in Abhängigkeit von der Stellung des Steuerglieds, da hier die Positionsfehler durch den Rückführkreis nicht ausgeregelt werden. Es ist jedoch im Unterschied zu den Einrichtungen, bei denen im Stö-

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rungsfalle das das Kraftstoff-Luftgemisch beeinflussende Element an einen Endanschlag bewegt wird, eine wenigstens begrenzte Weiterfahrt mit dem Kraftfahrzeug ohne weiteres möglich. Die Erfindung erhöht also wesentlich die Betriebssicherheit der Einrichtung zum Steuern der Fahrzeuggeschwindigkeit.

Eine Einrichtung, mit der übliche grösstmögliche Positionsfehler ausgeregelt werden, zeichnet sich durch eine derartige Dimensionierung des Rückführkreises aus, dass die durch den zweiten Stellungsgeber hervorgerufene Motorstromänderung 10 bis 20 % des durch den ersten Stellungsgeber gesteuerten Motorstroms beträgt.

Bei dieser Ausgestaltung tritt bei Ausfall des Rückführkreises ein 10 bis 20 %±ger Po.sitionsfehler auf, der bei intaktem Rückführkreis praktisch auf Null ausgeregelt wird.

Eine wenig aufwendige und damit zweckmässige Realisierung der Einrichtung besteht darin, dass der Regler einen ersten und einen zweiten Verstärker umfasst, dass je ein Eingang des ersten und des zweiten Verstärkers mit deia ersten Stellungsgeber verbunden ist, dass der Eingang des zweiten Verstärkers ausserdem über ein Subtraktionsglied mit dem zweiten Stellungsgeber verbunden istj, dass die Ausgänge beider Verstärker über eine Additions anordnung mit dem Motor in Verbindung stehen und dass der Übertragungsfaktor (Verstärkung des zweiten Verstärkers)ist der Grössenordnung von einem Zehntel des ersten Verstärkers bemessen ist.

Bei dieser Einrichtung liegt also in dem Steuerkreis der erste Verstärker, aber auch der zweite Verstärker _a während der Rückführkreis ausschliesslich über den zweiten Verstärker geführt ist. Mit dem Übertragungsfaktor bzw.

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der Verstärkung des zweiten Verstärkers ist hier das Verhältnis zwischen der Ausgangsspannung des Verstärkers, die in die Additionsanordnung eingespeist wird, zu der Eingangsspannung dieses zweiten Verstärkers bezeichnet. Diese Einrichtung hat auch den Vorteil, dass bei Ausfall eines der beiden Verstärker eine begrenzte Weiterfahrt möglich ist. - Schliesslich zeichnet sich diese Ausgestaltung noch dadurch aus, dass keine Brückenendstufe erforderlich ist, die den Elektromotor bzw. den Stellmotor zum Vorwärts- und Rückwärtsbetrieb mit zwei Stromrichtungen speisen kann.

Eine weitere Vereinfachung der Einrichtung besteht darin, dass beide Verstärker den gleichen Übertragungsfaktor aufweisen und dass zwischen dem Ausgang des zweiten Verstärkers und der Additionsanordnung ein Spannungsteiler angeordnet ist.

Bei dieser Ausgestaltung können also beide Verstärker in gleicher Weise aufgebaut sein, und es ist zusätzlich zu dem .zweiten Verstärker lediglich ein besonders einfacher Spannungsteiler erforderlich.

Eine Ausführungsform der erfindungsgemässen Einrichtung zum Steuern der Fahrgeschwindigkeit eines Kraftfahrzeugs wird im folgenden anhand eines Blockschaltbilds erläutert.

In der Zeichnung ist mit 1 ein Gaspedal bezeichnet, das mit einem ersten Stellungsgeber 2 gekuppelt ist. Der erste Stellungsgeber ist an einen elektrischen Regler 3 angeschlossen, der durch eine unterbrochene Linie angedeutet ist.

Der Regler 3 besteht im wesentlichen aus einem ersten Verstärker 4, einem zweiten Verstärker 5 mit nachgeschaltetem Spannungsteiler 6, einem Subtraktionsglied /ind einer Additionsanordnung 8.

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Der erste Verstärker 4 wird mit einer von dem ersten Stellungsgeber abgegebenen Spannung beaufschlagt, ebenso der zweite Verstärker 5 über das Subtrakti'onsglied 7 Der Ausgang des Verstärkers 4 ist zu der Additionsanordnung geführt, und der Ausgang des Verstärkers 5 steht über den Spannungsteiler 6 mit der Additionsanordnung 8 in Verbindung.

An den Ausgang des Reglers 3, der zugleich der Ausgang der Additionsanordnung 8 ist, ist ein Stellglied 9 angeschlossen. Das Stellglied umfasst einen Elektromotor und ein Getriebe mit einem Stellhebel, das auf eine Drosselklappe 10 und eine Rückstellfeder 11 der Drosselklappe wirkt.

^:. ■ Mit der Drosselklappe 10 gekuppelt ist ein zweiter Stellungsgeber 12, der eine Spannung an einen Subtraktionseingang des Subtraktionsgliedes 7 in dem Regler abgibt.

Der Rückführkreis dieser Einrichtung wird also durch- den zweiten Stellungsgeber 12,das Subtraktionsglied 7 mit dem Verstärker 5 und dem Spannungsteiler 6, über die Additionsanordnung· 8 zu"dem Stellglied 9 gebildet. - Der Spannungsteiler 6 ist so eingestellt, dass er etwa 1/10 der Aus- gangsspannung des zweiten Verstärkers 5 zu der Additionsanordnung 8 weiterleitet. Die Verstärker 4 und 5 weisen den gleichen Verstärkungsfaktor auf.

In dem Rückmeldekreis kann als zweiter Stellungsgeber anstelle eines Potentiometers auch ein digitaler Geber vorgesehen sein.

Die Einrichtung arbeitet folgendermassen:

Durch Betätigen des Gaspedals wird der erste Stellungsgeber 2 verstellt, der somit eine von der Gaspedalstellung abhängige Spannung an die Verstärker 4 und 5 abgibt. Die

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Ausgangsspannungen beider Verstärker werden in der Additionsanordnung 8 addiert, wobei zwischen dem Ausgang des Verstärkers 5 und der Additionsanordnung eine Spannungsteilung in dem Spannungsteiler 6 um den Faktor 10 erfolgt. Ein der Summe der Spannungen, die in der Additionsanordnung 8 addiert werden, proportionaler Strom wird in den Elektromotor des Stellglieds 9 eingespeist. Der Elektromotor bewirkt über ein Getriebe, das ebenfalls zu dem Stellglied gehört, eine Verstellung der Drosselklappe 10 entgegen der Kraft der Rückstellfeder

11. Die Verstellung erfolgt solange, bis das an der Drosselklappe 10 durch die Rückstellfeder 11 ausgeübte Rückstellmoment entgegengesetzt gleich dem Drehmoment ist, welches der Elektromotor über das Getriebe auf die Drosselklappe 10 ausübt. Die Position der Drosselklappe 10 steht somit in einer bestimmten Abhängigkeit von dem Strom, der in den Elektromotor in dem Stellglied 9 eingespeist wird, der wiederum von der Gaspedal stellung abhängt. Durch die Gaspedalstellung kann jedoch eine bestimmte Drosselklappenstellung infolge Reibungseinflüs-.sen und anderer störender Effekte nicht ganz exakt vorgegeben werden. Deswegen steht die Drosselklappe mit einem zweiten Stellungsgeber 12 in Verbindung, der ebenfalls als Potentiometer ausgebildet ist. Die von dem Potentiometer 12 gelieferte Spannung wird in den Negationseingang des Subtraktionsgliedes 7 eingespeist. In den Eingang des zweiten -Verstärkers 5 gelangt daher die Differenz zwischen der von dem ersten Stellungsgeber 2 abgegebenen Spannung und der von dem zweiten Stellungsgeber 12 gelieferten Spannung.

Die Ausgangsspannung des zweiten Verstärkers wird, wie beschrieben, über den Spannungsteiler 6 in die Additionsanordnung 8 eingespeist.

Der Rückführkreis, der mit dem zweiten Stellungsgeber dem Subtraktionsglied 7, dem zweiten Verstärker 5 unc. dem Spannungsteiler 6 gebildet wird, bewirkt, dass die Positionsabweichungen der Drosselklappe 10 von einer durch

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die Stellung des Gaspedals 1 vorgegebenen Sollstellung selbsttätig ausgeregelt werden. Der hierfür mit dem Verstärker 5 und dem Spannungsteiler 6 erzeugte Strom reicht aber nur zu einer verhältnismässig geringfügigen Verstellung der Drosselklappe aus. Damit wird auch bei einer Störung des RUckführkreises eine Steuerung der Drosselklappenstellung durch das Gaspedal erhalten, wobei die Drosselklappe nicht selbsttätig in eine ihrer Endlagen^ sondern annähernd in die gewünschte Stellung bewegt wird. Es tritt dabei lediglich die durch die Reibung und andere Störeinflüsse hervorgerufene Positionsabweichung auf.

Die voranstehend beschriebene Einrichtung eignet sich besonders zur Steuerung der Einstellung eines Dosierelements einer Einspritzpumpe, da bei dieser die Reibungskräfte verhältnismässig gering sind.

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Leerseife

Claims

Patentansprüche

.yEinrichtung zum Steuern der Fahrgeschwindigkeit eines Kraftfahrzeugs mit einem ¹VDm Fahrzeugführer betätigbaren Steuerglied, insbesondere einem Gaspedal, das mit einem ersten Stellungsgeber gekuppelt ist, mit einem elektrischen Regler zum Übertragen der Verstellung des Steuerglieds auf ein das Kraftstoff-Luftgemisch beeinflussendes Element, insbesondere auf ein Dosierglied einer Einspritzpumpe, mittels eines mit dem Dosierglied in Wirkverbindung stehenden, entgegen der Kraft einer Rückstellfeder wirkenden Elektromotors, der mit einem in dem Regler gebildeten Motorstrom gespeist wird, sowie mit einem mit dem Dosierglied gekuppelten zweiten Stellungsgeber, der in einem Rückführkreis unter Einschluss des Reglers angeordnet ist,

gekennzeichnet durch eine derartige Struktur und Bemessung des Rückführkreises (5, 6, 7, 12), dass die durch den Rückführkreis gebildete Motorstromänderung auf einen zur Ausregelung des grösstmöglichen Positionsfehlers des Stellglieds ausreichende Grosse begrenzt ist.
2. Einrichtung nach Anspruch 1,

gekennzeichnet durch eine derartige Bemessung des Rückführkreises (5, 6, 7, 12), dass die durch den zweiten Stellungsgeber (12) hervorgerufene Motorstromänderung 10 bis 20 % des durch den ersten Stellungsgeber gesteuerten Motorstroms beträgt. 30
3- Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Regler (3) einen ersten und einen zweiten Verstärker (4, 5) umfasst, dass je

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OF(IGiNAL

INSPECTED

ein Eingang des ersten und des zweiten Verstärkers mit dem ersten Stellungsgeber (2) verbunden ist, dass der Eingang des zweiten Verstärkers (5) ausserdem über ein Subtraktionsglied (7) mit dem zweiten Stellungsgeber (12) verbunden ist, dass die Ausgänge beider Verstärker (4, 5) über eine Additionsanordnung (8) mit dem Motor in Verbindung stehen und dass der Übertragungsfaktor (Verstärkung) des zweiten Verstärkers ,(5) in der Grössenordnung von einem Zehntel des ersten Verstärkers (4) bemessen ist.
4. Einrichtung nach Anspruch 3,

dadurch gekennzeichnet, dass beide Verstärker (4, 5) den gleichen Übertragungsfaktor aufweisen und dass zwischen dem Ausgang des zweiten Verstärkers (5) und der Additionsanordnung (8) ein Spannungsteiler (6) angeordnet ist.

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