DE3303565A1

DE3303565A1 - Einrichtung zum begrenzen der drehzahl einer brennkraftmaschine

Info

Publication number: DE3303565A1
Application number: DE19833303565
Authority: DE
Inventors: Manfred Dipl.-Phys. 7016 Gerlingen Schwab; Walter 7121 Cleebronn Stroh
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1983-02-03
Filing date: 1983-02-03
Publication date: 1984-08-09
Also published as: DE3303565C2

Description

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12.1.1983 Ve/Hm

ROBERT BOSCH GMBH, 7OOO Stuttgart 1

Einrichtung zum Begrenzen der Drehzahl einer Brennkraftmaschine ·

Stand der Technik

Die Erfindung geht aus von einer Einrichtung nach der Gattung des Hauptanspruches.

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Es ist "bekannt, in Kraftfahrzeugen mit automatischen Stufengetrieben Einrichtungen vorzusehen, die ein Überdrehen der Brennkraftmaschine durch Begrenzen der Drehzahl der Brennkraftmaschine verhindern. Eine derartige Einrichtung ist beispielsweise in der DE-OS 2k 38 2^9 beschrieben.

Bei den bekannten Einrichtungen steht jedoch die Überlegung im Vordergrund, daß bei einem automatischen Stufengetriebe entweder durch irrtümliches Einschalten einer Begrenzungsstufe oder durch eine Fehlfunktion im Steuergerät bei hoher Geschwindigkeit ein niedriger Gang eingelegt und damit über den schnelldrehenden Abtrieb die Brennkraftmaschine überdreht und damit zerstört wird.

Bei Kraftfahrzeugen mit automatischen Stufengetrieben kann jedoch ein weiterer kritischer Betriebszustand dann eintreten, wenn das Fahrzeug mit einem F"uß auf dem Brems-

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pedal stehend festgebremst wird und gleichzeitig, mit dem anderen Fuß Gas gegeben wird. Diese Betriebsweise ist zwar unüblich, wird jedoch gelegentlich vorgenommen, um einen sogenannten "Kavalierstart" bei einem Fahrzeug mit automatischem Getriebe zu vollführen.

Bei Kraftfahrzeugen mit einem üblichen Antrieb kann dabei keine kritische Situation eintreten, da zwar durch die Betätigung des Gaspedales bei festgebremstem Fahrzeug ein erheblicher Wandlerschlupf auftritt, sich jedoch zwischen der Antriebswirkung des Motors und dem Schlupf des Wandlers schließlich ein Gleichgewichtszustand einstellt, der auch als stall-speed bezeichnet wird. Dieser stall-speed in dem genannten Gleichgewichtsfall liegt üblicherweise in der Größenordnung von 2000 bis 3000 min

Um Schaden an der Brennkraftmaschine bzw. am Wandler zu vermeiden, sind übliche Antriebe thermisch und mechanisch so ausgelegt, daß dieser Betriebszustand ohne Schaden verkraftet werden kann.

Abweichende Verhältnisse liegen jedoch bei Fahrzeugen mit Turboaufladung vor, das sind Fahrzeuge, bei denen der Brennkraftmaschine die Zuluft über eine Ladeturbine zugeführt wird. Derartige Antriebe haben bekanntlich eine Kennlinie, bei der die Wirkung des Turboladers erst ab einer bestimmten Motordrehzahl einsetzt.

Bei fest gebremstem Fahrzeug und betätigtem Gaspedal entsteht dann ein rückgekoppeltes, selbstverstärkendes System, die stall-speed bleibt nicht konstant sondern kriecht langsam aufgrund des anwachsenden Motormomentes

höher, was wiederum eine Erhöhung des Motormomentes infolge der stärkeren Wirkung des Turboladers zur Folge hat Dies führt bereits nach sehr kurzer Zeit zu extremen Verhältnissen, die mit Belastungen einhergehen, die weit über denjenigen liegen, die im Normalbetrieb oder dem oben geschilderten Betriebsfall bei Fahrzeugen ohne Turbolader auftreten.

Diese extremen Belastungen bei Antrieben mit Turbolader führen in dem genannten Betriebsfall schließlich zur Zerstörung des Wandlers und/oder des Getriebes.

Vorteile der Erfindung

Die erfindungsgemäße Einrichtung mit den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruches hat demgegenüber den Vorteil, daß bei einem Antrieb mit Turbolader auch der Betriebsfall ohne Schaden verkraftet werden kann, bei dem das Fahrzeug im Stillstand festgebremst und gleichzeitig Gas gegeben wird.

Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen der im Hauptanspruch angegebenen Einrichtung möglich.

So kann in vorteilhafter Weise zur Begrenzung der Drehzahl der Brennkraftmaschine die Kraftstoffeinspritzung unterbunden, die Zündung unterbrochen oder der Ladedruck abgesenkt werden. Diese Variationsmöglichkeit ist besonders vorteilhaft dann, wenn im Fahrzeug ohnehin Regelsysteme verwendet werden, die auf den einen oder den anderen der genannten 3etriebsparameter Einfluß nehmen. Dies ist beispielsweise dann der Fall, wenn für eine

ruckfreie Getrieberegelung während der Umschaltvorgänge ohnehin Mittel zum Absenken des Motordrehmomentes in Gestalt einer Zündungs- oder Einspritzunterbrechung vorgesehen sind. Daneben ist es bei sogenannten Klopfregelungen in Fahrzeugen mit Turboaufladung bekannt, den Lader druck so zu regeln, daß das Fahrzeug stets kurz unterhalb der Klopfgrenze betrieben wird. In all diesen Fällen kann die erfindungsgemäße Einrichtung Gebrauch von bereits bekannten und gegebenenfalls im Kraftfahrzeug ohnehin vorhandenen Stelleinrichtungen zur Begrenzung des Motormomen tes, d.h. zur Drehzahlbegrenzung Gebrauch machen.

Die zum Betreiben der erfindungsgemäßen Einrichtung vorgesehenen logischen Verknüpfungen können unterschiedlich ausgelegt werden, je nach dem, welche Parameter des Kraft fahrzeuges erfaßt sind.

Besonders vorteilhaft ist dabei nicht nur das Überschreiten einer maximalen Motordrehzahl sondern überdies das Erscheinen eines Bremssignales zu erfassen, da dann ungewünschte Drehzahlbegrenzungen bei orgelndem Fahrzeug unterbleiben. Ist die Erfassung der Bremspedalbetätigung als zusätzlicher Aufwand nicht erwünscht, kann alternativ dazu auch das Überschreiten einer vorgesehenen Lastschwelle erfaßt werden, ein Parameter, der bei allen modernen Motorsteuerungen erfaßt wird.

Von besonderem Vorteil ist schließlich, die erfindungsgemäße Drehzahlbegrenzung mit einer Hysterese zu versehen, d.h. daß die Drehzahlbegrenzung bei einer ersten, höheren Drehzahl wirksam wird und sie bei Unterschreiten einer zweiten, deutlich niedrigeren Drehzahl wieder aufgehoben wird.

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Weitere Vorteile ergeben sich aus der Beschreibung und der beigefügten Zeichnung.

Zeichnung

Die Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen Figur 1 ein Systembild eines Antriebes, bei dem eine erfindungsgemäße Einrichtung verwendet wird; Figur 2 ein Schaltbild einer elektronischen Logikschaltung, wie es bei einer erfindungsgemäßen Einrichtung verwendet werden kann.

Beschreibung der Ausführungsbeispiele

In Figur 1 ist 10 die Brennkraftmaschine eines Kraftfahrzeuges. Über eine Abgasleitung 11 wird ein Turbolader 12 betrieben, der über eine Zuluftleitung 13 Zuluft ansaugt und mit dieser die Brennkraftmaschine 10 auflädt. Der Brennkraftmaschine 10 ist ein Drehmomentwandler 1U nachgeschaltet, der die Verbindung zu einem Getriebe 15 und von dort zu einem Abtrieb 16 herstellt. Auf die Brennkraftmaschine 10 wirkt eine Einspritzanlage 17-

Am Ausgang der Brennkraftmaschine 10 ist ein Motordrehzahl-Sensor 20 und am Ausgang des Getriebes 15 ist ein Abtriebsdrehzahl-Sensor 21 vorgesehen. Die Signale der Sensoren 20, 21, nämlich ein der Motordrehzahl n„ entsprechendes Signal und ein der Abtriebsdrehzahl η , entsprechendes

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Signal werden einem elektronischen Steuergerät 22 zugeführt. Diesem Steuergerät 22 wird weiterhin eine Lastinformation L von einer Einspritzanlage 17 zugeleitet, während im Gegenzug das Steuergerät 22 auch auf die Einspritzanlage 17 einwirkt.

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Das Fahrzeug verfügt weiter über ein Bremspedal 23, bei dessen Auslenkung ein Bremssignal B dem Steuergerät 22 zugeleitet wird.

Für die Steuerung des automatischen Stufengetriebes 15 ist ein an sich bekannter Fahrbereich-Wählhebel Zh -vorgesehen, mit dem Fahrbereich R für die Rückwärtsfahrt, D für normale Vorwärtsfahrt und L für einen Begrenzungsbereich sowie ein Standbereich P, d.h. die Parkstellung, und N, d.h. die Neutralstellung, eingestellt werden können. Ist ' einer der Fahrbereiche R, D, L eingestellt, wird ein entsprechendes Signal dem Steuergerät 22 zugeleitet.

Das Steuergerät 22 enthält eine Logikschaltung, wie sie in einem Ausführungsbeispiel in Figur 2 dargestellt ist.

Das der Abtriebsdrehzahl entsprechende Signal η . wird

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einem Nulldedektor 30 zugeleitet. Die Fahrbereichssignale R, D, L sind auf ein ODER-Gatter 31 geführt. Das Lastsignal L wird in einem ersten Komparator 32 mit einer Schwelle L₁ verglichen. Das Motordrehzahl-Signal n„ wird in einem zweiten Komparator 33 mit einer Schwelle n. und in einem dritten Komparator 3^ mit einer zweiten Schwelle n_? verglichen. Der zweite Komparator 33 liefert dann ein positives Ausgangssignal, wenn die Drehzahl n. überschritten wurde, während der dritte Komparator 1\ dann ein positives Ausgangssignal liefert, wenn die Drehzahl η unterschritten wurde.

Die Eingänge der Elemente 30 bis 33 sind, ebenso wie das Bremssignal direkt, auf ein UND-Gatter 35 geführt, dessen Ausgang den Eingang eines Flip-Flops 36 steuert. Demgegenüber wird der Rücksetzeingang des Flip-Flops 36 vom Aus-

gang des dritten !Comparators 3^ gesteuert. Ein Ausgang des Flip-Flops 36 und damit der in Figur 2 dargestellten Schal tung steuert die Einspritzanlage 17, wie dies in Figur 1 bereits angedeutet ist.

Bei alternativen Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Einrichtung kann statt der Einspritzanlage 17 jedoch auch der Ladedruck über eine Steuerung des Turboladers 12 oder die Zündung über eine Zündanlage 37 eingestellt werden.

Die Wirkungsweise der in Figur 2 dargestellten Schaltung ist wie folgt:

Der Stillstand des Fahrzeuges wird über den Nulldedektor 30 erkannt, der dann ein positives Ausgangssignal abgibt, wenn die Abtriebsdrehzahl Null ist. Das Einlegen der Fahrbereiche R, D, L führt zu einem Durchschalten des ODER-Gat ters 31. Bei einer Ausführungsform der Erfindung ist der erste Komparator 32 vorgesehen, der dann anspricht, wenn eine bestimmte Lastschwelle überschritten wurde. Bei einer weiteren Ausführungsform der Erfindung wird ein Bremssignal B bei Betätigung der Bremse wirksam. Schließlich muß zum Wirksamwerden der erfindungsgemäßen Einrichtung noch der zweite Komparator 33 durchschalten, der das Überschrei ten der maximal zulässigen! Drehzahl der Brennkraftmaschine anzeigt. Bei Durchschalten der zwingend erforderlichen Ele mente 30, 31 und 33 sowie bei den genannten alternativen Ausführungsformen bei Durchschalten des ersten Komparators 32 und/oder Auftreten des Bremssignales B wird schließlich auch das UND-Gatter 35 durchgeschaltet und setzt das Flip-Flop 36. Dies führt zu einer Drehzahlbegrenzung der Brenn-

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kraftmaschine 10 über den erwähnten Eingriff in die Einspritzanlage 17j den Turbolader 12 oder die Zündung 37. Unterschreitet die Drehzahl der Brennkraftmaschine den niedrigeren Wert η , schaltet der dritte Komparator 3h durch und bewirkt so ein Rücksetzen des Flip-Flops 36, so daß die Motordrehzahlbegrenzung wieder aufgehoben wird.

Demzufolge wird bei einer ersten Variante der erfindungsgemäßen Einrichtung eine logische Verknüpfung wirksam, bei der die Drehzahlbegrenzung nur dann einschaltet, wenn die Abtriebsdrehzahl Null ist und ein Fahrbereich eingelegt ist und die Motordrehzahl die Maximaldrehzahl n.. überschreitet. Diese erste Variante kann jedoch dann zu Nachteilen führen, wenn der Abtriebsdrehzahl-Sensor 21 oder seine Zuleitung oder Signalauswertung ausfällt. Dann wird der Logik gemäß Figur 2 ständig ein stehendes Fahrzeug vorgetäuscht und die Drehzahlbegrenzung spricht bei Erreichen der Maximaldrehzahl auch bei rollendem Fahrzeug an, wobei diese Drehzahl jedoch bei rollendem Fahrzeug durchaus auch überschritten werden kann.

Gemäß einer zweiten Variante wird daher eine logische Verknüpfung derart gebildet, daß die Drehzahlbegrenzung nur dann wirksam wird, wenn die Abtriebsdrehzahl Null, ist und ein Fahrbereich eingelegt ist und die Motordrehzahl die Maximaldrehzahl n. überschreitet und die Bremse betätigt ist. Dann würde bei einem Ausfall des Abtriebs-Drehzahl-Sensors 21 die im Fahrbetrieb an sich unerwünschte Drehzahlbegrenzung nur dann eintreten, wenn auch die 3remse betätigt wird. Ein Zustand, der nicht kritisch ist, da bei gebremstem Fahrzeug die Maximaldrehzahl ohnehin nicht ausgenutzt werden soll. Soll jedoch ein Bremspedal-Sensor

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nicht vorgesehen werden, kann eine dritte Variante einer logisch wirkenden Vorrichtung in der Weise gewählt werden, daß die Drehzahlbegrenzung dann wirksam wird, wenn die Abtriebsdrehzahl Null ist und ein Fahrbereich eingelegt ist und die Motordrehzahl· die Maximaldrehzahl η₁ überschreitet und die Last einer vorbestimmten Lastschwelle überschreitet.

Ss versteht sich, daß diese logischen Verknüpfungen auch in unterschiedlicher Konfiguration verwendet werden können.

Claims

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Ansprüche

1i Einrichtung zum Begrenzen der Drehzahl einer Brennkraftmaschine eines mit einem automatischen Stufengetriebe (15) ausgestatteten Kraftfahrzeuges, bei der ein Motordrehzahl-Sensor (20) an eine Schwellwertstufe (33) eines Steuergerätes (22) angeschlossen ist und bei Überschreiten des Schwellwertes die Drehzahl der Brennkraftmaschine begrenzt wird, dadurch gekennzeichnet, daß der Brennkraftmaschine (10) die Zuluft über eine Laderturbine (12) zugeführt wird und das Steuergerät (22) so ausgelegt.ist, daß bei gebremstem, stehendem Fahrzeug und eingeschaltetem Fahrbereich (R, D, L) des Getriebes (15) das Überschreiten einer vorgegebenen Motordrehzahl (n ) unterbunden wird.
2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß beim Überschreiten der vorgegebenen Motordrehzahl (n.) die Kraftstoffzufuhr, insbesondere Kraftstoffeinspritzung unterbunden wird.
3. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei Überschreiten der vorgegebenen Motordrehzahl (n.. ) die Zündung unterbrochen wird.
h. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei Überschreiten der vorgegebenen Motordrehzahl (n ) der Ladedruck abgesenkt wird.
5. Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein erstes Signal bei einer Abtriebsdrehzahl (n . ) Null, ein aweites Signal bei Einlegen

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eines Fahrbereiches (R, D, L) und ein drittes Signal bei Überschreiten der vorgegebenen Motordrehzahl (n.) gebildet werden und das Steuergerät (22) bei Auftreten aller drei Signale die Motordrehzahl (n,.) begrenzt.
6. Einrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß weiterhin ein viertes Signal bei Betätigung (B) der Bremse (13) gebildet wird und das Steuergerät (22) bei Auftreten aller vier Signale die Motordrehzahl (n„) begrenzt .
7. Einrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß ein viertes Signal bei Überschreiten einer Lastschwelle (L₁) gebildet wird und das Steuergerät (22) bei Auftreten aller vier Signale die Motordrehzahl (n ) begrenzt.
8. Einrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß weiterhin ein viertes und ein fünftes Signal bei Betätigung (B) der Bremse (13) bzw. bei Überschreiten einer Lastschwelle (L.) gebildet werden und das Steuergerät (22) bei Auftreten aller fünf Signale die Motordrehzahl (n„) begrenzt.
9. Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Begrenzung der Motordrehzahl (n_M) bei Unterschreiten eines zweiten Drehzahlwertes (n_) wieder aufgehoben wird.