DE2853994C3

DE2853994C3 - Antriebsaggregat für ein Fahrzeug mit einem Handschaltgetriebe, einer Brennkraftmaschine und einer Einrichtung zur Drehzahlbegrenzung

Info

Publication number: DE2853994C3
Application number: DE19782853994
Authority: DE
Inventors: Horst Dipl.-Phys. 3180 Wolfsburg Hartwig
Original assignee: Volkswagen AG
Current assignee: Volkswagen AG
Priority date: 1978-12-14
Filing date: 1978-12-14
Publication date: 1981-11-12
Also published as: DE2853994B2; DE2853994A1

Description

Die Erfindung betrifft ein Antriebsaggregat gemäß den: Oberbegriff des Hauptanspruchs. Antriebsaggregate dieser Art, d. h. solche, die mit einer Einrichtung zur Drehzahlbegrenzung ausgerüstet sind, sind beispielsweise aus »Automobil-Revue«, Nr. 44, vom 19.10.1972, Seite 39, zu dem Zweck bekannt, das Überschreiten der mechanisch höchstzulässigen Drehzahl der Brennkraftmaschine zu verhindern. Der dort beschriebene Drehzahlbegrenzer arbeitet in der Weise, daß er ständig die Zeitspanne zwischen aufeinanderfolgenden Zündimpulsen der Brennkraftmaschine mißt und sie mit einem konstanten Zeitwert vergleicht, der dem Zeitabstand zwischen zwei Zündimpulsen bei einem im Hinblick auf die zulässige Beanspruchung der Maschine gerade noch vertretbaren Drehzahlwerte entspricht. Überschreitet der Istwert der Drehzahl den so vorgegebenen Maximalwert, wird durch die Einrichtung zur Drehzahlbegrenzung ein Zündimpuls unterdrückt. Gegenüber ebenfalls bekannten Einrichtungen zur Drehzahlbegrenzung, die bei Überschreiten eines vorgegebenen Maximalwerts der Drehzahl die· Zündung völlig unterbinden, hat diese bekannte Einrichtung den Vorteil, daß das mit der Brennkraftmaschine ausgerüstete Fahrzeug nach wie vor — wenn auch mit einer begrenzten Drehzahl seiner Maschine — fahren kann.

Die Erfindung befaßt sich mit einem von der Drehzahlbegrenzung auf den mechanisch höchstzulässigen Drehzahlwert zwecks Vermeidung von Schäden der Brennkraftmaschine völlig abweichenden Problem, das aber ebenfalls zu seiner Lösung einer Drehzahlbegrenzung bedarf, nämlich der Verringerung der Geräuschemission. In diesem Zusammenhang ist bezüglich des oben genannten Standes der Technik r.u ergänzen, daß dort mit dem Maximalwert der Drehzahl auch eine bestimmte Schallabstrahlung verknüpft ist.

Wie bekannt, ist die Geräuschemission von Kraftfahrzeugen in hohem Maße eine Funktion der Drehzahl der Brennkraftmaschine des jeweiligen Fahrzeugs. Man kann ganz allgemein sagen, daß — bei Konstanthaltung der übrigen Bedingungen — die Geräuschemission mit ansteigender Drehzahl der Brennkraftmaschine eben-

falls ansteigt Besondere Schwierigkeiten ergeben sich hier dadurch, daß leichte und energiesparende Brennkraftmaschinen, wie sie zum Zwecke der Kraftstoffersparnis und der Verringerung der Umweltverschmutzung in zunehmendem Maße Einsatz finden, zur Entfaltung ihrer volllen Leistungsfähigkeit relativ hohe Drehzahlen erfordern.

Bekanntlich sucht man die Geräuschemission der Brennkraftmaschine durch Verwendung schalldämmender Verkleidungen zu verringern, jedoch führt dies nur dann zu guten Ergebnissen, wenn man die Verkleidung als möglichst allseitig geschlossene Kapsel ausbildet Hier treten konstruktive Schwierigkeiten hinsichtlich der Sicherstellung des erforderlichen Kühlluftdurchsatzes durch die Kapsel und hinsichtlich der Zugänglichkeit der Brennkraftmaschine auf. Außerdem liegen derartige schalldämmende Verkleidungen verständlicherweise nicht im Zuge des modernen Konzepts leichter und raumsparender Maschinenkonstruktionen.

Da die Geräuschemission der Brennkraftmaschine eines Fahrzeugs in hohem Maße von der Fahrweise, also von dem jeweiligen Fahrer, abhängt, wurde bereits mehrfach eine Erziehung der Fahrer dahingehend gefordert, daß sie beim Anfahren das Schaltgetriebe schnell hochschalten, also nicht im ersten oder allenfalls im zweiten Gang den Motor bis zum Erreichen der Endgeschwindigkeit des Fahrzeugs hochziehen. Erfahrungsgemäß sind aber derartige Erziehungsversuche bzw. Apelle an die Vernunft der Kraftfahrer zumindest auf Dauer wenig erfolgreich.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Antriebsaggregat mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Hauptanspruchs zu schaffen, das einerseits in normalen Fahrbetrieb den Fahrer zwingt, mit hinsichtlich der Geräuschemission der Brennkraftmaschine vertretbaren Drehzahlen derselben zu fahren, ihm andererseits in Notsituationen aber völlige Freiheit hinsichtlich der möglichst schnellen Erzielung einer hohen Geschwindigkeit läßt. Die erfindungsgemäße Lösung dieser Aufgabe ist gekennzeichnet durch die Merkmale des Hauptanspruchs. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.

Die Erfindung geht von der Tatsache aus, daß auch für eine hohe Höchstleistungsdrehzahl ausgelegte und daher leichte Brennkraftmaschinen ihre Höchstleistung in lärmempfindlichen Gebieten, also z. B. im Stadtverkehr, normalerweise nicht benötigen und daher dort eine Drehzahlbegrenzung zumindest in den unteren Gängen vertretbar ist Diese Drehzahlbegrenzung muß aber beispielsweise bei kritischen Überholmanövern, bei denen keine Zeit zum Hochschalten bleibt, »überspielbar« sein. Normalerweise wird man dazu dem Gashebel (Gaspedal) der Brennkraftmaschine eine Kick-down- oder Übergasstellung zuordnen, in der der Gashebel einen Kontakt oder dergleichen betätigt, der die Einrichtung zur Drehzahlbegrenzung überbrückt und außerdem die Abgabe eines von außerhalb des Fahrzeugs bemerkbafsn Signals, das optisch oder akustischer Art sein kann, veranlaßt. Durch das letztgenannte MerkmiU der Erfindung soll verhindert werden, daß der Fahrer von vornherein mit Überbrükkung der Einrichtung zur Drehzahlbegrenzung fährt. Sobald er jedoch von dieser an sich umweltfreundlichen Möglichkeit Gebrauch macht, muß er damit rechnen, aufgrund der Signalabgabe die Aufmerksamkeit von Ordnungsorganen auf sich zu ziehen.

Zur Abrundung des Standes der Technik sei darauf hingewiesen, daß es bei Geschwindigkeitsreglern, also Einrichtungen zur Konstanthaltung der Fahrgeschwindigkeit eines Fahrzeugs, bekannt ist, Magnetauslöser zum augenblicklichen Überspielen der Geschwindigkeitsregelung vorzusehen, die durch zusätzlichen Druck auf das Gaspedal über einen dann betätigten Kontakt eingeschaltet werden. Dabei handelt es sich jedoch nicht um Einrichtungen zur Drehzahlbegrenzung, wie sie erfindungsgemäß eingesetzt werden.

Welchem der möglichen Getriebegänge im Rahmen der Erfindung die Einrichtung zur Drehzahlbegrenzung zugeordnet wird, hängt an sich vom Einzelfall ab. Es ist also auch möglich, im ersten Gang keine Drehzahlbegrenzung vorzusehen, dagegen im zweiten Gang, wenn nur beim Fahren mit diesem Gang die Gefahr besteht, daß eine unzulässige Geräuschemission auftritt In der Regel wird man mehreren Getriebegängen Drehzahlbegrenzungen auf Höchstwerte der Drehzahl zuordnen, die unterschiedlich sind, also beispielsweise im ersten Gang 3000 U/min, dagegen im zweiten Gang 4000 U/min betragen können. Es kann aber auch zweckmäßig sein, im Leerlauf die Drehzahl zu begrenzen, beispielsweise auf einen Wert von 2000 U/min, wozu die Kraftstoffzufuhr über das Leerlaufabschaltventil beeinflußt werden kann. Hier wird man vei'ständlicherweise auf eine Einrichtung zur Überbrückung der Drehzahlbegrenzung verzichten können.

Die bei der Erfindung vorgesehene Signalerzeugung bei Überbrückung der Drehzahlbegrenzung kann besonders einfach bei der Ausbildung gemäß Anspruch 8 gewonnen sein, indem nämlich gleichzeitig mit der Überbrückung die üblicherweise vorhandene Warnblinkanlage des Fahrzeugs eingeschaltet wird. Dies schließt verständlicherweise das Vorsehen eines zusätzlichen Signalerzeugers nicht aus.

Wie eingangs dargelegt, geht die Erfindung von der Tatsache aus, daß die Höchstleistung der Brennkraftmaschine und damit ihre Höchstleistungsdrehzahl in lärmempfindlichen Gebieten, also in der Regel im Stadtgebiet, nicht erforderlich ist. Selbstverständlich wird aber die Höchstleistungsdrehzahl in anderen Gebieten, insbesondere im Gebirge, erforderlich. Grundsätzlich schließt die Erfindung das nicht aus, jedoch geschieht dies, soweit die Erfindung bisher beschrieben wurde, durch Überbrückung der Drehzahlbegrenzung und damit unter Abgabe des Signals nach außen. Es sind aber auch andere Fälle denkbar, bei denen die Drehzahlbegrenzung nicht erforderlich ist. So kann es aus Gründen der Sicherstellung eines raschen Verfahrensflusses auf bestimmten Straßen zweckmäßig sein, eine Drehzahlbegrenzung nur während bestimmter Ruhezeiten, also in der Regel während der Nachtstunden, zu verlangen. Der Anspruch 10 gibt daher die Lehre, der Einrichtung zur Drehzahlbegrenzung eine Betätigungsvorrichtung zuzuordnen, die die Einrichtung in Abhängigkeit von einer fahrzeugunabhängigen Größe einschaltet. Dabei kann es sich, wie in den darauffolgenden Ansprüchen angegeben, um die Helligkeit oder die Tageszeit handeln. Die Größe kann auch gebildet werden durch beispielsweise über Induktionsschleifen auf das Fahrzeug übertragene induktive Signale, die die Einfahrt des Fahrzeugs in ein lärmempfindliches Gebiet, beispielsweise ein Wohnge-Het, anzeigen. In dieser Ausbaustufe enthält die Erfindung also eine Einrichtung dur Drehzahlbegrenzung, die nur bei Vorliegen bestimmter äußerer Bedingungen eingeschaltet wird und dann aber auch in Notsituationen vom Fahrer überbrückt werden kann,

wobei auch hier eine Signalabgabe nach außen erfolgt.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird im folgenden anhand der Figur erläutert, die nur die hier interessierenden Bestandteile der Brennkraftmaschine sowie ein Prinzipschaltbild der Einrichtung zur Drehzahlbegrenzung nit ihren verschiedenen Zusätzen wiedergibt Eine Darstellung der Schaltung im einzelnen erübrigt sich, da die dargestellten einzelnen Schaltungsblöcke handelsübliche Bausteine sind.

Die bei der Beschreibung der Erfindung interessierenden Bestandteile der Brennkraftmaschine sind der Zündverteiler 1, der mit einem Hallgeber ausgerüstet ist, der über die Leitung 2 Auslöseimpulse für die Zündimpulse abgibt, die Zündspule 3, an deren beide hier interessierenden Klemmen die üblichen Klemmenbezeichnungen 1 und 15 in Klammern angeschrieben sind und die über die Hochspannungsleitung 4 die eigentlichen Zündimpulse an den Zündverteiler 1 abgibt, sowie das die Aussendung der Zündimpulse bewirkende elektrische Schaltgerät 5.

In der Leitung 2 ist die Emitter-Kollektor-Strecke des Schalttransistors 6 eingeschaltet, der einen wesentlichen Bestandteil der Einrichtung zur Drehzahlbegrenzung bildet

Diese Einrichtung enthält in dem gezeigten Ausführungsbeispiel zwei Stufen, von denen jede einem der Gänge des nicht dargestellten, da einen bekannten Aufbau besitzenden handbetätigten Schaltgetriebes des Antriebsaggregats zugeordnet ist. Betrachtet man zunächst die dem ersten Gang zugeordnete Stufe, so enthält sie das UND-Gatter 7, dessen in der Figur unterstem Eingang über die Signalleitung 8 ein Ansteuersignal H (High) zugeführt wird, wenn durch den Gangschalthebel der Kontakt 9 geschlossen ist Voraussetzung für das Arbeiten des UND-Gatters 7 ist also das Einlegen des ersten Ganges.

Der mittlere Eingang des UND-Gatters 7 ist verbunden mit der bistabilen Kippstufe 10, der über die Impulsleitung 11 den Zündimpuls entsprechende Impulse zugeführt werden. Die Kippstufe 10 stellt sicher, daß bei Überschreiten des Maximalwerts der Drehzahl jeder zweite Zündimpuls durch öffnen des Schalttransistors 6 unterdrückt wird. Außerdem ist der erste Eingang des UND-Gatters 7 belegt mit dem Ausgang des Schmitt-Triggers 12 mit Komparatoreigenschaften, der ein ihm über den Frequenz-Analog-Wandler 13 zugeführtes, der jeweiligen Drehzahl entsprechendes Signal vergleicht mit einen an dem Potentiometer 14 eingestellten Signal, das dem maximalen Drehwert bei eingelegtem ersten Gang entspricht

Sobald also die Drehzahl den vorgegebenen Maximalwert überschreitet unterbricht das UND-Gatter 7 über das NOR-Glied 29 und den Schalttransistor 6 die Impulsleitung 2, so daß das elektrische Schaltgerät 5 die Erzeugung eines Zündfunkens mittels der Zündspule 3 verhindert Der jeweils nächstfolgende Zündfunke wird dann wieder erzeugt

Die zweite, in der Figur untere Stufe der Einrichtung zur Drehzahlbegrenzung ist dem zweiten Gang zugeordnet und ebenso aufgebaut wie die beschriebene erste Stufe, nur ist an dem Potentiometer 15 ein anderer Maximalwert der Drehzahl vorgegeben, so daß der Schmitt-Trigger 16 mit Komparatoreigenschaft beim Erreichen eines anderen Drehzahlwerts an das UND-Gatter 17 ein Signal abgibt Die bistabile Kippstufe 18 kann identisch sein mit der Kippstufe 10. Die Einschaltung dieser Stufe erfolgt ebenfalls vom Ganghebel bzw. vom Schaltgetriebe her über den dann geschlossenen Kontakt 29.

In diesem Ausführungsbeispiel ist die Einrichtung zur Drehzahlbegrenzung bei Fahrten außerhalb lärmempfindlicher Gebiete überbrückt durch den Kontakt 20. Dieser Kontakt wird geöffnet in Abhängigkeit von der Tageszeit, der Helligkeit oder aber durch induktive Impulse, die beim Einfahren des Fahrzeugs in ein lärmempfindliches Gebiet beispielsweise durch die in der Fahrbahn verlegte Induktionsschleifen erzeugt werden. Sobald der Kontakt 20 geöffnet ist wirkt die Einrichtung zur Drehzahlbegrenzung in der bekannten Weise.

Auch dann, wenn die Einrichtung zur Drehzahlbegrenzung durch öffnen des Kontakts 20 eingeschaltet ist, hat der Fahrer die Möglichkeit die Drehzahlbegrenzung zu überspielen. In diesem Ausführungsbeispiei ist mit dem nicht dargestellten Gaspedal des Fahrzeugs der Kontakt 21 derart gekoppelt, daß bei Übergasstellung des Pedals der Kontakt 21 geschlossen ist und dadurch an die Basis des Schalttransistors 6 dauernd, d. h. unabhängig vom Zustand der UND-Gatter 7 und 17, ein positives Potential gelangt das den Schalttransistor 6 durchschaltet Dabei wird aber gleichzeitig der Stromkreis 22 für die Warnblinkanlage 23 des Fahzeugs geschlossen, so daß ein von außen sichtbares optisches Signal erzeugt wird. Zusätzlich kann verständlicherweise auch innerhalb des Fahrzeugs ein den Fahrer auf seine an sich unzulässige Fahrweise hinweisendes Signal gegeben werden.

Es kann zweckmäßig sein, dem Fahrer bereits ein die Annäherung an eine unzulässige Drehzahl anzeigendes Signal zu liefern, das beispielsweise bei einem etwas unterhalb des jeweiligen Maximalwerts der Drehzahl liegenden Drehzahlwert erzeugt wird. Hierzu kann, wie bei 24 angedeutet, ein Summer vorgesehen sein mit einem Sollwert der ihn etwas unterhalb der vorgegebenen Höchstdrehzahl ansprechen läßt

Zusätzlich oder alternativ zur Einschaltung des pedalbetätigten Kontakts 21 in den Stromkreis 22 der Warnblinkanlage 23 können eine Warnhupe 25 und/oder eine Warnlampe 26 außen am Fahrzeug montiert sein.

Verständlicherweise ist es grundsätzlich auch möglich, statt der Unterbindung eines Zündimpulses einen Impuls einer impulsweisen Kraftstoffeinspritzung zu unterdrücken. Eine andere Ausführungsform der Erfindung, die das Vorhandensein einer Drosselklappe als Kraftstoffzumeßorgan voraussetzt sieht beispielsweise eine Magnetkupplung zwischen der Drosselklappe und

so ihrem Antriebsgestänge vor, die ein weiteres öffnen der Drosselklappe durch Pedalbetätigung bei Erreichen des Höchstwerts der Drehzahl unicfbindei. Ferner kann das Drehzahlsignal durch einen »Oberen Totpunkt-Geber« (OT-Geber) erzeugt werden, so daß die Anwendung der

Erfindung nicht nur auf fremdgezündete Maschinen beschränkt ist

Die Einrichtung zur Drehzahlbegrenzung kann auch eine weitere Komparatorstufe enthalten, die für die Einhaltung einer Leerlaufhöchstdrehzahl sorgt.

Es ist jedoch auch möglich, die Einrichtung zur Drehzahlbegrenzung während einer bestimmten Zeitspanne nach dem Einrücken der Kupplung des Antriebsaggregats, also beispielsweise während ein bis zwei Sekunden, wirksam werden zu lssen, so daß nur während der ersten Phase des Anfahrvorgangs die Drehzahl zwangsläufig begrenzt wird. Zu diesem Zweck kann eine monostabile Kippstufe 27 von einem kupplungsbetätigten Kontakt 28 her eingeschaltet

werden, die während dieser vorbestimmten Zeitspanne an das UND-Gatter 7 ein dieses gleichsam vorbereitendes Signal liefert, dagegen die Aussendung von Sperrsignalen an den Schalttransistor 6 nach Ablauf dieser Zeitspanne unterbindet. ^r,

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Antriebsaggregat für ein Fahrzeug mit einem mehrere Gänge aufweisenden Handschaltgetriebe und einer Brennkraftmaschine, der eine Einrichtung zur Drehzahlbegrenzung zugeordnet ist, die bei Auftreten eines vorgegebenen Maximalwerts der Drehzahl und damit bei einer bestimmten Schallabstrahlung automatisch eine drehzahlbestimmende ι ο Betriebsgröße der Brennkraftmaschine beeinflußt, dadurch gekennzeichnet, daß der vorgegebene Maximalwert unabhängig von dem mechanisch höchstzulässigen Drehzahlwert der Brennkraftmaschine im Hinblick auf einen vorgegebenen Grenzwert der Schallabstrahlung der Brennkraftmaschine gewählt ist und daß die Einrichtung (6—19) zur Drehzahlbegrenzung eine Schalteinrichtung (2i) zu ihrer willkürlichen Überbrückung sowie einen · Signalgeber (23) enthält, der nach Betätigung der Schalteinrichtung (21) ein außerhalb des Fahrzeugs wahrnehmbares Signal erzeugt

2. Antriebsaggregat nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Mittel (9, 19) zum Einschalten der Einrichtung (6—19) zur Drehzahlbegrenzung nur bei Einlegen bestimmter unterer Getriebegärige vorgesehen sind.

3. Antriebsaggregat nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung (6—19) zur Drehzahlbegrenzung zumindest zwei Komparatorstufen (12, 16) enthält, denen Mittel (9, 19) zum Einschalten bei Einlegen unterschiedlicher Getriebegänge zugeordnet und die auf unterschiedliche, jeweils einem der Getriebegänge zugeordnete Maximalwerte der Drehzahl ausgelegt sind.

4. Antriebsaggregat nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die drehzahlbestimmende Betriebsgröße bei einer fremdgezündeten Brennkraftmaschine die Zündimpulsfrequenz ist

5. Antriebsaggregat nach einem dsr Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die drehzahlbestimmende Betriebsgröße die zugeführte Kraftstoffmenge ist.

6. Antriebsaggregat nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die drehzahlbestimmende Betriebsgröße bei einer Brennkraftmaschine mit impulsartiger Kraftstoffeinspritzung die Frequenz und/oder die Dauer der Einspritzimpulse ist.

7. Antriebsaggregat nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die drehzahlbestimmende Be- so triebsgröße bei einer mit einer Drosselklappe als Kraftstoffzumeßorgan ausgerüsteten Brennkraftmaschine die Drosselklappenstellung ist.

8. Antriebsaggregat nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Schalteinrichtung (21) zur Überbrückung im Stromkreis (22) einer Warnblinkanlage (23) des Fahzeugs liegt.

9. Antriebsaggregat nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Schalteinrichtung zur Überbrückung einen bei in Übergasstellung &o eines Gashebels der Brennkraftmaschine betätigten Kontakt (21) enthält.

10. Antriebsaggregat nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Einrichtung (6—19) zur Drehzahlbegrenzung eine Betätigungsvorrichtung (20) zugeordnet ist zur Einschaltung in Abhängigkeit von einer fahrzeugunabhängigen Größe.

11. Antriebsaggregat nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß diese Größe die Tageszeit ist

12. Antriebsaggregat nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß diese Größe die Helligkeit ist

13. Antriebsaggregat nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet daß diese Größe durch die Einfahrt des Fahrzeugs in ein lärmempfindliches Gebiet anzeigende Signale, insbesondere induktive Signale, gebildet wird.

14. Antriebsaggregat nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet daß die Einrichtung (6—19) zur Drehzahlbegrenzung eine Kompara torstufe enthält der Mittel zum Einschalten bei Leerlaufbetrieb zugeordnet sind.

15. Antriebsaggregat nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet daß der Einrichtung (6—19) zur Drehzahlbegrenzung ein Zeitglied (27) zugeordnet ist das, angesteuert von einer Kupplung des Antriebsaggregats, die Einrichtung (6—19) nur während einer vorgegebenen Zeitspanne wirksam werden läßt.