DE2853995C2 - Antriebsaggregat mit einem Handschaltgetriebe, einer Brennkraftmaschine und Mitteln zur Verringerung der Geräuschemission - Google Patents

Description

ίο Die Erfindung betrifft ein Antriebsaggregat gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Bei einem aus der DE-OS 27 21 134 bekannten Antriebsaggregat dieser Art dient das Zeitglied zur Begrenzung des Absolutwerts der Drehzahl der Brennkraftmaschine. Sobald die Drehzahl einen vorgegebenen Sollwert überschreitet, erfolgt eine Unterbrechung der Kraftstoffzufuhr. Entsprechende Regel- oder Begrenzungsschaltungen sind auch aus der DE-OS 26 15 504 zur Schubabschaltung bzw. zur Geschwindigkeitsbegrenzung sowie aus der DE-OS 27 15 408 zur Einhaltung wählbarer Drehzahlen der Brennkraftmaschine bekannt

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 ebenfalls 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 vollen 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 iian 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 iiohem 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.

Besonders kritisch hinsichtlich der Geräuschemission sind erfahrungsgemäß Beschleunigungsvorgänge insbesondere aus dem Stand (Ampelstart), aber gegebenenfalls auch aus niedrigen Geschwindigkeiten. Hier würde auch eine Drehzahlbegrenzung nicht Abhilfe schaffen.
Der Erfindung liegt demgemäß die Aufgabe zugrunde, ein Antriebsaggregat der eingangs beschriebenen Art so auszubilden, daß es einerseits bei Beschleunigungsvorgängen im normalen Fahrbetrieb eine extrem hohe Geräuschemission durch die Brennkraftmaschine

durch die Fahrweise des Fahrers unterbindet, andererseits dem Fahrer aber in Notsituationen völlige Freiheit hinsichtlich der Fahrweise läßt

Die erfindungsgemäße Lösung dieser Aufgabe ist gekennzeichnet durch die Merkmale des Patentan-Spruchs 1.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.

Im normalen Fahrbetrieb bewirkt das Zcitglied also eine Begrenzung des Drehzahlgradienten und damit der Beschleunigung des Fahrzeugs, so daß z. B. ein Durchdrehen der Räder vermieden ist, während in Notsituationen, in denen eine hohe Fahrzeugbeschleunigung lebensrettend sein kann, beispielsweise bei Überholvorgängen durch Oberspielen des Zeitglieds die von der Auslegung der Maschine her maximal mögliche Beschleunigung verfügbar ist.

In aller Regel wird es genügen, diese Begrenzung des zeitlichen Drehzahlanstiegs nur für einen oder mehrere untere Getriebegänge vorzusehen, wobei der zeitliche Drehzahlanstieg in verschiedenen Getriebegängen unterschiedlich gewählt sein kann.

Besonders vorteilhaft ist die im Anspruch 4 gekennzeichnete Auslegung des Zeitgliedes als Zeitverzögerungsglied, das sowohl den zeitlichen Drehzahlanstieg begrenzt als auch dafür sorgt, daß beim Verstellen des Gashebels der Maschine, also in der Regel eines Gaspedals, im Sinne eines langsameren Fahrens der vorgegebene momentane Grenzwert der Drehzahl nur verzögert abnimmt Das hat den Vorteil, daß nach einer kürzeren Freigabe des Gashebels während des Fahrbetriebs und erneutem Betätigen des Gashebels im Sinne einer Vergrößerung der Geschwindigkeit praktisch die volle Beschleunigung der Maschine zur Verfugung steht. Da hierbei das Fahrzeug bereits eine relativ hohe Geschwindigkeit besitzt, ist dies hinsichtlich der Geräuschemission nicht nachteilig.

Bei der Ausführungsform nach Anspruch 5 schließt sich an die Begrenzung des zeitlichen Drehzahlanstiegs, also an die vorgegebene Zeitspanne, eine Drehzahlbegrenzung an, die zweckmäßigerweise wiederum nur in einzelnen Gängen und in den verschiedenen Gängen mit unterschiedlichen Maximalwerten wirksam ist. Auch diese Drehzahlbegrenzung muß verständlicherweise in Notsituationen überspielbar sein.

Damit der Fahrer nicht dauernd die Begrenzung des zeitlichen Drehzahlanstiegs bzw. die Drehzahlbegrenzung willkürlich überspielt, ist es zweckmäßig, das Überspielen der Begrenzung durch einen Signalgeber außerhalb des Fahrzeups anzuzeigen, so daß sich der Fahrer gleichsam stets unter Aufsicht befindet.

Wenn in dem im folgenden beschriebenen Ausführungsbeispiel der Erfindung als drehzahlbestimmende Betriebsgröße die Zündimpulsfrequenz benutzt wird, bedeutet dies keine Beschränkung. Genauso wäre es möglich, statt der Unterbindung eines Zündimpulses einen Impuls einer impulsweisen Kraftstoffeinspritzung zu unterdrücken. Auch ist es möglich, bei Vorhandensein einer Drosselklappe als Kraftstoffzumeßorgan die Stellung derselben zu beeinflussen. In dem zu beschreibenden Ausführungsbeispiel der Erfindung wird ferner die Zündimpulsfolge zugleich zur Erzeugung eines Drehzahlsignals ausgenutzt. Dies ist aber ebenfalls nicht unbedingt erforderlich, vielmehr kann — insbesondere bei Dieselmaschinen — ein Drehzahlsignal durch einen OT-Geber erzeugt werden.

Betrachtet man nun ctas figürlich dargestellte Ausführungsbeispiel der Erfindung, so sind von den übrigen Teilen der Brennkraftmaschine lediglich der Zündverteiler 1 mit einem Hallgeber zur Erzeugung von Auslöseimpulsen, für die Zündimpulse auf der Signalleitung 2, die Zündspule 3 und das Schaltgerät 4 der elektronischen Zündung angegeben. Alle diese Teile sowie die im folgenden noch zu beschreibenden elektronischen Schaltungsbausteine sind Stand der Technik.

Mit 5 ist allgemein eine Einrichtung bezeichnet die sowohl den Drehzahlgradienten (innerhalb einer vorgegebenen Zeitspanne) als auch die Drehzahl der Brennkraftmaschine in unteren Getriebegängen begrenzt. Den Kern dieser Einrichtung bildet der Schalttransistor 6, der in der Verbindung zwischen dem Zündverteiler 1 einerseits und dem Schaltgerät 4 andererseits liegt und in diesem Ausführungsbeispiel so angesteuert wird, daß er, sofern der zeitliche Drehzahlanstieg bei Einlegen eines bestimmten Getriebegangs einen vorgegebenen Wert überschreitet bzw. nach Ablau/ der vorgegebenen Zeitspanne die Drehzahl einen Maximalwert übersteigt diese Verbindung für einen Zündimpuls unterbricht so daß die Brennkraftmaschine zwar ν «iter arbeitet, aber ein weiterer Anstieg der Drehzahl verändert bzw. verringert wird.

Die entsprechende Ansteuerung des Schalttransistors 6 erfolgt von dem NAND-Gatter 7 her, das in diesem AusfüV>mngsbeispiel drei Eingänge besitzt Der in der Figur oberste Eingang ist verbunden mit dem Ausgang des Schmitt-Triggers 8 mit Komparatoreigenschaften, dessen Istwert-Eingang ein über den Frequenz-Analog-Umsetzer 9 gewonnenes, dem Istwert Jer Drehzahl entsprechendes Signal zugeführt wird, das in diesem Ausführungsbeispiel aus den Ansteuerimpulsen für die Zündimpulse gewonnen ist Dem anderen Eingang der Komparatorstufe 8 werden Grenzwertsignale für die momentane Drehzahl zugeführt die nicht überschritten werden soll.

Betrachtet man zunächst eine sich an das Vollgasgeben anschließende vorgegebene Zeitspanne, so wird dem als Zeitverzögerungsglied mit Widersvand jnd Kapazität ausgebildeten Zeitglied 10 von dem Positionspotentiometer 11 her eine Spannung zugeführt, die der jeweiligen Stellung des Gaspedals entspricht. Am unteren Eingang läßt das Zeitglied 10 in Abhängigkeit von seiner Zeitkonstante eine relativ langsam ansteigende Spannung entstehen, die demgemäß einen relativ langsamen zeitlichen Anstieg des Grenzwertes der Drehzahl wiedergibt. Sofern der Istwert der Drehzahl in dem betrachteten Augenblick größer ist als der so gewonnene momentane Grenzwert, gibt der Schmitt-Trigger 8 ein Signal an das NAND-Gatter 7 ab, das im Zusammenwirken mit einem Signal aus der bistabilen Kippstufe 12, die ebenfalls von den Ansteuerimpulsen der Zündimpulse angesteuert wird, ein Ausgangssignal des NAND-Oatt.;rs 7 zur Folge hat, das den Schalttransistor 6 für eine Zündimpulsabgabe sperrt. Dadurch wird also ein Zündimpuls unterdrückt und hierdurch d?ä Drehzahl der Brennkraftmaschine in der gewünschten Weise begrenzt.

Eine weitere Voraussetzung für das Sperren des Schalttransistors b durch Wirksamwerden des NAND-Gatters 7 ia» das Einlegen in diesem Fall entweder des ersten oder des zweiten Getriebegangs. Dann wird nämlich einer der beiden Kontakte 13 und 14 geschlossen, und das ODER-Gatter 15 liefert ein Betätigungssignal für das NAND-Gatter 7.

Während der vorgegebenen Zeitspanne erfolgt also in der beschriebenen Weise das Ansteigen des Drehzahlgrenzwertes nach einer bestimmten Zeitfunktion.

Das Zeitglied IO ist so ausgelegt, daß nach Freigabe des Gaspedals, also bei Vorliegen eines geringeren Eingangspotentials vom Potentiometer Il her, der Drehzahlgrenzwert nicht schlagartig sinkt, sondern ebenfalls verzögert, so daß eine nur kurzzeitige Freigabe des -> Gaspedals während des Fahrbetriebs noch nicht zu einer nennenswerten Senkung des momentanen Drehzahlgrenzwerts führt.

Nach Ablauf der vorgegebenen Zeitspanne erfolgt eine Begrenzung der Maschinendrehzahl auf einen fest m vorgegebenen Maximalwert der Drehzahl. Dieser Maximalwert ist mittels des Widerstands 16 einstellbar. Die ein ihm anstehende Spannung wird über den Impedanzwandler 17 auf den bereits erwähnten unteren Eingang des Schmitt-Triggers 8 übertragen. Der Sollwertgeber r, 16 für den konstanten Maximalwert der Drehzahl ist durch die Diode 18 entkoppelt von der beschriebenen Einrichtung zur Begrenzung des Drehzahlanstiegs, die

iii'i wcScnuichcn iiüS «jern Zciigncu iO ucMcrii. st) uaü nährend des Ablaufs der vorgegebenen Zeitspanne der :o momentane Drehzahlgrenzwert durch die letztgen tinte Einrichtung bestimmt ist.

Beim Durchtreten des Gaspedals wird der Kontakt 19 geschlossen, wodurch die beschriebene Einrichtung zur Begrenzung der Drehzahl bzw. des Drehzahlanstiegs gleichsam überbrückt wird. Unabhängig vom Zustand des NAND-Gatters ist dann stets der Schalttransistor 6 im leitenden Zustand. Gleichzeitig mit dieser Überbrükkung der Begrenzung erfolgt in diesem Ausführungsbeispiel durch Einschalten der üblichen Warnblinkanlage jo 20 des Fahrzeugs eine Signalgabe nach draußen, so daß der Fahrer stets befürchten muß. bei mißbräuchlichem Überspielen der Begrenzung die Aufmerksamkeit von Ordnungsorganen auf sich zu ziehen.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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Claims (11)

Patentansprüche:

1. Antriebsaggregat für ein Fahrzeug mit einem mehrere Gänge aufweisenden Handschaltgetriebe, einer Kupplung und einer Brennkraftmaschine mit einem Kraftstoffzumeßorgan und einer ein Zeitglied enthaltenden Schaltung, das eine drehzahlbestimmende Betriebsgröße der Brennkraftmaschine im Sinne einer Begrenzung beeinflußt, dadurch gekennzeichnet, daß das Zeitglied (10), ausgelöst durch einen Beschleunigungsbefehl des Fahrers an das Kraftstoffzumeßorgan und/oder ein beim Einkuppeln erzeugtes Signal, die drehzahlbestimmende Betriebsgröße für eine vorgegebene Zeitspanne im Sinne einer Begrenzung des zeitlichen Drehzahlanstiegs (Drehzahlgradienten) der Maschine beeinflußt, und daß eine Schalteinrichtung (19) zum willkürlichen Überspielen der Begrenzung vorgesehen ist.

2. Antriebsaggregat nach Anspruch 1. dadurch gekennzeichnet, daß ein elektrisches Zeitglied (10) mit Integrator-Verhalten als Geber für den zeitlichen Verlauf der Grenzwerte der Drehzahl mit einem Eingang eines Komparators (8) in Verbindung steht, dessen anderem Eingang ein Istwertsignal für die jeweilige Drehzahl zugeführt wird und dessen Ausgangssignal, sofern der Istwert größer als der momentane Grenzwert ist, die Beeinflussung der drehzahlbestimmenden Betriebsgröße auslöst.

3. Antriebsaggregat nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Zeitglied (10) mit einer durch einen elektrischen Positionsgeber (1 l),der mit einem Gashebel der Maschine ir. Verbindung steht, gewonnenen elektrischen Größe gespeist ist.

4. Antriebsaggregat nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Zeitglied (10) derart ausgelegt ist, daß es bei Verstellung des Gashebels im Sinne einer Verringerung der Drehzahl nur verzögert verringerten Grenzwerten der Drehzahl entsprechende Signale abgibt.

5. Antriebsaggregat nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Komparator (8) eingangsseitig mit einem Sollwertgeber (16) für den Maximalwert der Drehzahl nach Ablauf der vorgegebenen Zeitspanne in Verbindung steht.

6. Antriebsaggregat nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß Mittel (13,14,15) zum Einschalten des Zeitglieds (10) nur bei Einlegen bestimmter unterer Getriebegänge vorgesehen sind.

7. Antriebsaggregat nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die drehzahlbestimmende Betriebsgröße bei einer fremdgezündeten Brennkraftmaschine die Zündimpulsfrequenz ist.

8. Antriebsaggregat nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die drehzahlbestimmende Betriebsgröße die zugeführte Kraftstoffmenge ist.

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

10. Antriebsaggregat nach Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die drehzahlbestimmende Betriebsgröße bei einer mit einer Drosselklappe als Kraftstoffzumeßorgan ausgerüsteten Brennkraftmaschine die Drosselklappenstellung ist.

11. Antriebsaggregat nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Schalteinrichtung zum Überspielen einen bei in Übergasstellung eines Gashebels der Brennkraftmaschine betätigten Kontakt (19) enthält.