DE2852211C2

DE2852211C2 - Einrichtung zum Steuern der Fahrgeschwindigkeit eines Kraftfahrzeuges

Info

Publication number: DE2852211C2
Application number: DE2852211A
Authority: DE
Inventors: Harald 6246 Glashütten Collonia
Original assignee: Mannesmann VDO AG
Current assignee: Mannesmann VDO AG
Priority date: 1978-12-02
Filing date: 1978-12-02
Publication date: 1986-01-02
Also published as: US4353339A; GB2037007B; DE2852211A1; JPS6053772B2; FR2442738A1; FR2442738B1; JPS5578134A; GB2037007A

Description

üie Erfindung bezieht sich auf 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 ersten Stellungsgebers auf ein das Kraftstoff-Luftgemisch beeinflussendes, entgegen der Kraft einer Rückstellfeder wirkendes Element, insbesondere auf ein Dosierglied einer Einspritzpumpe, mittels eines Stellgliedes, das mit dem Dosierglied, insbesondere über eine elektrisch betätigbare Kupplungseinrichtung, in Wirkverbindung steht und einen Elektromotor aufweist, der mit einem in dem Regler gebildeten Motorstrom gespeist wird, sowie mit einem mit dem Dosierglied gekuppelten zweiten Stellungsgeber, dessen Verstellung in einem Rückführkreis unter Einschluß des Reglers auf diesen zur Änderung des Motorstromes übertragen wird.
Derartige bekannte Einrichtungen (US-PS 41 12 885) sind vorgesehen, um die Verstellung eines Gaspedals, das imFahrzeugraumuntergebrachtistauf eine Drosselklappe oder ein Dosierglied einer Einspritzpumpe im Uo ttorraum zu übertragen, ohne hierzu einen Bowdenzug oder

to ein Gestänge zu verwenden. Da durch das Gaspedal nur noch ein erster Stellungsgeber, in der Regel ein Stellwiderstand, zu verstellen ist, genügen geringe Stellkräfte, im Gegensatz zu der üblichen mechanischen Verbindung irdischen Gaspedal und Drosselklappe.

Eine bekannte Einrichtung zum Steuern der Fahrzeuggeschwindigkeit eines Kraftfahrzeugs der eingangs genannten Gattung (DE-OS 27 14 113) weist einen elektrischen Regler auf, dessen SoUwerteingang mit dem Ausgangssignal eines ersten Stellungsgebers beaufschlagt νήτά, der mit dem Gaspedal gekuppelt i« 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-Luft gemisch beeinflussende Element in Wirkverbindung stehL — 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 konsole 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-Luftgemisch beeinflussenden Elements die Rückführung mittels eines mit diesem Element gekuppelten zweiten Steilungsgebers vorgesehen.

Die Rückführung der Stellgröße mit dem zweiten Stellungsgeber, die beim ordnungsgemäßen Betrieb für eine besonders genaue Einstellung des Stellglieds sorgt, kann aber bei einer Störung den Ausfall der gesamten

so Einrichtung verursachen, da die Einrichtung v;rsucht, die Rückführgröße auf eine der Steuergröße, die von dem ersten Stellungsgeber gebildet wird, gleiche Größe einzustellen. Wenn 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

μ wird oder ungewollt in der Vollgasstellung verbleibt, sind bei einer älteren, nicht vorveröffentlichten Einrichtung (DE-OS 27 53 702) mit einem Stellglied mit einem Stellmotor, 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 Kraf tstoff-Luftge-

misch 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, 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 Einrichtungen eine Einrichtung der eingangs genannten Gattung so auszugestalten, daß auch bei einer Störung des Rückführkreises eine wenigstens annähernd genaue Einstellung des das Kraftstoff-Luftge- is misch beeinflussenden Elements nach der 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 erfindungsgemäü geiöst durch eine Schaltungsanordnung im Rückführkreis, die die Übertragung der Verstellung des zweiten Stellungsgebers auf einen Wert begrenzt, der zur Ausregelung des größtmöglichen Positionsfehlers des Stellglieds aus- 2s reicht.

Diese Einrichtung wirkt bei ungestörtem Rückiührkreis mit hoher Genauigkeit, da mögliche Positionsabweichungen aufgrund von Reibungseinflüssen oder ähnlichen Störgrößen durch die Rückführgröße in üblicher Weise ausgeregelt werden. 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 Rückfünrkreis nicht ausgeregelt werden. Es ist jedoch im Unterschied zu den Einrichtungen, bei denen im Störungsfalle das das Kraftstoff-Luftgemisch beeinflussende Element an einen Endanschlag bewegt wird, eine wenigstens begrenzte Weiterfahrt mit dem Kraftfahrzeug ohne weiteres möglich ist Die Erfindung erhöht also wesentlich die Betriebssicherheit der Einrichtung zum Steuern der Fahrzeuggeschwindigkeit

Eine Einrichtung, mit der übliche größtmögliche Positionsfehler ausgeregeft werden, zeichnet sich durch eine derartige Dimensionierung der Schaltungsanordnung im Rückführkreis aus, daß die durch den zweiten Stellungsgeber hervorgerufene Motorstromänderung 10 bis 20% des durch den ersten Stellungsgeber gesteuerten eo Motorstroms beträgt

Bei dieser Ausgestaltung tritt bei Ausfall des Rückführkreises ein 10 bis 20%iger Positionsfehler auf, der bei intaktem Rückführkreis praktisch auf Null ausgeregelt wird. es

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 dem ersten Stellungsgeber verbunden ist daß der Eingang des zweiten Verstärkers außerdem über ein Subtraktionsglied mit dem zweiten Stellungsgeber verbunden ist, daß die Ausgänge beider Verstärker über eine Additionsanordnung mit dem Elektromotor in Verbindung stehen und daß der Obertragungsfaktor (Verstärkung) des zweiten Verstärkers in 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, während der Rückfünrkreis ausschließlich über den zweiten Verstärker geführt ist Mit dem Obertragungsfaktor bzw. der Verstärkung des zweiten Verstärkers ist hier das Verhältnis zwischen der Ausgangsspannung des Verstärkers, die in die Additionsanordaung eingespeist wird, zu der Eingangsspannung dieses zweiten Verstärkers bezeichnet — Diese Einrichtung hat auch den Vorteil, daß bei Ausfall eines der beider. Verstärker eine begrenzte Weiierfahrt 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 Obertragungsfaktor 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 7 und einer Additionsanordnung 8.

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

An den Ausgang tics Reglers 3, der zugleich der Aus ■ gang 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 eii.-en Subtraktionseingang des Subtraktionsgliedes 7 in dsm Regler abgibt

Der Rückführkreis dieser Einrichtung wird also durch den zweiten Stellungsgeber 12, das Subtraktionsglied 7 mit dem Verstärker 5 und dem Spannungsteiler 6, ilber die Additionsanordnung 8 zu dem Stellglied 9 gebildet

— Der Spannungsteiler 6 ist so eingestellt, daß er etwa Vio der Ausgangsspannung 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 Stellungsge- s ber 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 S abgibt Die Ausgangsspannungen beider Verstärker werden in der Additionsanordnung 8 addiert, wobei zwischen dem Ausgang des Verstärkers 5 und der Additionsanordnung eine Spannungsteilung in dem Span- is nungsteiler 6 um den Faktor 10 erfolgt. Gin 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 Rückstdlmoment 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 Gaspedalstellung abhängt. Durch die Gaspedalstellung kann jedoch eine bestimmte Drosselklappenstellung infolge Reibungseinflüssen und anderer störender Effekte nicht ganz exakt vorgegeben werden. Deswegen steht die Drosselklappe mit einem zweiten Stellungsgeber 12 in Verbindung, der ebenfalls ais Potentiometer ausgebildet ist Die von deir· 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 12 dem Subtraktionsglied 7, dem zweiten Verstärker 5 und dem Spannungsteiler 6 gebildet wird, bewirkt daß die Positionsabweichungen der Drosselklappe 10 von einer durch die Stellung des Gaspedals 1 vorgegebenen so 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 RQckführkreises eine Steuerung der Drosselldappenstellung 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 eo hervorgerufene Positionsabweichung auf.

Die voranstehend beschriebene Einrichtung eignet sich besonders ^ur Steuerung der Einstellung eines Dosiereiements einer Einspritzpumpe, da bei dieser die Reibungskräfte verhältnismäßig gering sind.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Einrichtung zum Steuern der Fahrgeschwindigkeit eines Kraftfahrzeugs mit einem vom Fahrzeugföhrer betätigbaren Steuerglied, insbesondere einem Gaspedal, das mit einem ersten Stellungsgeber gekuppelt ist, mit einem elektrischen Regler zum Obertragen der Verstellung des ersten Stellungsgebers auf ein das Kraftstoff-Luftgemisch beeinflussendes, entgegen der Kraft einer Rückstellfeder wirkendes Element, insbesondere auf ein Dosierglied einer Einspritzpumpe, mittels eines Stellgliedes, das mit dem Dosierglied, insbesondere Ober eine elektrisch betätigbare Kupplungseinrichtung, in Wirkverbindung steht und einen Elektromotor aufweist, der mit einem in dem Regler gebildeten Motorstrom gespeist wird, sowie mit einem mit dem Dosierglied gekuppelten zweiten Stellungsgeber, dessen Verstellung in einem Rückführkreis unter Einschluß des Reglers auf diesen zur Änderung des Motorstromes übertragen wird, gekennzeichnet durch eine Schaltungsanordnung (S₁6,7) im Rückführkreis, die die Übertragung der Verstellung des zweiten Stellungsgebers (12) auf einer.: Wert begrenzt, der zur Ausregelung des größtmöglichen Positionsfehlers des Stellglieds (9) ausreicht

2. Einrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine derartige Bemessung der Schaltungsanordnung im ?.ückführkreis, daß die durch den zweiten Stellungsgeber (12) hervorgerufene Motorstromänderung 10 bis 20% des durch den ersten Stellungsgeber(2)gesteuerten Motorstrom beträgt

3. Einrichtung nach Anspruch I oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Regler (3) einen ersten and einen zweiten Verstärker (4 und 5) umfaßt, daß je ein Eingang des ersten und des zweiten Verstärkers mit dem ersten Stellungsgeber (2) verbunden ist, dc3 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)übereineAdditionsanordnung(8)mit dem Elektromotor in Verbindung stehen und daß der Übertragungsfaktor (Verstärkung) des zweiten Verstärkers (5) in der Größenordnung von einem Zehntel deserstenVerstärkers(4)bemessenist

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.