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Verfahren zum Regeln der Fahrgeschwindigkeit eines Kraftfahrzeuges,
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insbesondere eines Kraftfahrzeugs mit Verbrennungsmotor Die Erfindung
bezieht sich auf ein Verfahren zum Regeln der Fahrgeschwindigkeit eines Kraftfahrzeuges,
insbesondere eines Kraftfahrzeugs mit Verbrennungsmotor, der im Oberbegriff des
Patentanspruchs 1 genannten Art sowie auf eine elektronische Regeleinrichtung zur
Durchführung des Verfahrens.
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Verfahren dieser Art sind beispielsweise aus der DE-OS 26 09 867 oder
der US-PS 3 983 954 bekannt.
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Bei diesen bekannten Verfahren wird die Geschwindigkeitsregelung mit
Hilfe von analogen Regelkreisen oder Analogrechnern durchgeführt, wobei der Fahrzeuglenker
dann, wenn das Fahrzeug eine gewünschte einzuhaltende Fahrgeschwindigkeit erreicht
hat, durch eine bewußte, insbesondere manuelle Betätigung eines Schaltgliedes, z.
B. eines Tastschalters, die zu diesem Zeitpunkt gerade erfaßte aktuelle Fahrgeschwindigkeit
(Istwert) in einen setzbaren Speicher analoger oder digitaler Art als Geschwindigkeits-Sollwert
einspeichert. Es bedarf also jeweils einer besonderen Überlegung und einer zusätzlichen
Handlung des Fahrzeuglenkers, damit die gewünschte Geschwindigkeitsregelung aktiviert
wird, d. h.
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die gewünschte Fahrgeschwindigkeit konstant gehalten wird.
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Ein Regelverfahren, mit dem die Fahrgeschwindigkeit eines Kraftfahrzeuges
bei Erreichen einer gewünschten Fahrgeschwindigkeit konstant gehalten wird, ohne
daß der Fahrzeuglenker erst manuell besondere Schaltglieder
betätigen
muß, ist an sich bereits aus der DE-OS 28 29 894 bekannt.
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Bei diesem bekannten Regelverfahren handelt es sich um eine Beschleunigungsregelung,
bei der in einem analogen Regelkreis ein vom Fahrzeuglenker mittels des Gas- und
Bremspedals vorgegebener Beschleunigungs-Sollwert mit einem aus der erfaßten Fahrgeschwindigkeit
ermittelten Beschleunigungs-Istwert verglichen wird und ein Regler bei Abweichungen
zwischen Soll-und Istwert ein Stellglied, insbesondere eine Vergaserdrosselklappe
oder eine Kraftstoff-Einspritzpumpe, in einem diese Abweichung beseitigenden Sinne
verstellt.
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Zwar besitzt der Fahrzeuglenker durch Betätigen der Fahrpedale bei
diesem bekannten Regelverfahren einen unmittelbaren Durchgriff auf das Fahrzeug
bzw. dessen Fahrzustand, doch läßt sich diese Beschleunigungsregelung problemlos
nur mit einem analogen Regelkreis durchführen.
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Digitale Regelkreise mit digitalen Recheneinheiten, insbesondere Mikroprozessoren,
sind - obgleich ihr Einsatz wegen ihrer ausgeprägten Störunanfälligkeit an sich
besonders erstrebenswert wäre - praktisch nicht einsetzbar, da sie zu einer stetigen
Signalverarbeitung nicht in der Lage sind, die Fahrzeugbeschleunigung sich jedoch
unter Umständen wesentlich schneller ändert als es dem durch den Arbeitstakt bestimmten
Programm ablauf des Mikroprozessors bzw. der digitalen Recheneinheit entspricht.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Regeln
der Fahrgeschwindigkeit eines Kraftfahrzeugs der im Oberbegriff des Patentanspruchs
1 genannten Art einerseits in der Weise ergonomisch günstiger auszubilden, daß der
Fahrzeuglenker, ohne zusätzliche Aktivitäten ausüben zu müssen, durch sein Betätigen
der Fahrpedale (Gas-und/oder Bremspedal) einen unmittelbaren Durchgriff auf das
Fahrzeug bzw. auf dessen Fahrzustand besitzt, und andererseits so auszugestalten,
daß es auch mit digitalen Regelelementen, insbesondere digitalen Recheneinheiten
wie Mikroprozessoren etc. durchgeführt werden kann, die einerseits insbesondere
bezüglich der Signalverarbeitung wesentlich störunanfälliger sind als analoge Regelbausteine,
andererseits aber zu einer stetigen Signalverarbeitung nicht in der Lage sind.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale
des Patentanspruchs 1 gelöst.
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Vorteilhafte Weiterbildungen und Ausgestaltungen der Erfindung sind
in den Unteransprüchen angegeben.
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Erfindungsgemäß werden also zum Betrieb des Fahrzeuges vom Fahrzeuglenker
ausschließlich Beschleunigungs-Sollwerte vorgegeben und je nach dem, ob ein von
Null abweichender Beschleunigungs-Sollwert oder aber der Beschleunigungs-Sollwert
Null vorliegt, wird selbsttätig entweder eine Beschleunigungssteuerung oder eine
Geschwindigkeitsregelung durchgeführt, wobei in einem vorgegebenen Arbeitstakt in
einem sich ständig wiederholenden Kreislauf nacheinander die aktuelle Fahrgeschwindigkeit
ermittelt und das Stellglied u. a. unter Verwendung eines aus einer in einem Kennlinien-Speicher
als Modell der Fahrzeug-Längsdynamik abgespeicherten Kennlinie entnommenen, für
stationäre Zustände geltenden Wertes der Stellgliedaussteuerung ausgesteuert wird.
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Dadurch, daß der elektronischen Regeleinrichtung durch die im Kennlinien-Speicher
als Modell der Fahrzeug-Längsdynamik abgespeicherte Kennlinie CXDK = f (v) vorab
die wesentlichen Kenntnisse über die Regelstrecke gegeben werden, auf die während
der Beschleunigungssteuerung bzw. Geschwindigkeitsregelung zurückgegriffen wird,
wird das vorerwähnte Handikap digitaler Recheneinheiten bzw. Mikroprozessoren ausgeglichen
und gleichzeitig die Anforderungen an die Genauigkeit und Schnelligkeit zum Beispiel
der Geschwindigkeitssensoren und des Stellgliedes im Vergleich zu analogen Einrichtungen
verringert.
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Die Erfindung wird nachstehend beispielhaft anhand einer schematischen
Zeichnung näher erläutert, in welcher Fig. 1 im wesentlichen ein Flußdiagramm des
erfindungsgemäßen Verfahrens, Fig. 2 das Beispiel einer im Speicher abgespeicherten
Kennlinie a DK = f (v), Fig. 3 ein Geschwind igkeits-Beschleunigungssollwert -Diagramm
mit dem Drosselklappenwinkel als Parameter und
Fig. 4 die Fahrgeschwindigkeit
als Funktion der Zeit zeigen.
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In Fig. 1 wird das Stellglied für die Betriebsmittelzufuhr eines nicht
weiter dargestellten Verbrennungsmotors eines Kraftfahrzeugs 1, nämlich eine Vergaserdrosselklappe
2, von einem elektrischen Motor 3 verstellt, welcher mit Hilfe einer nur angedeuteten
elektronischen Regeleinrichtung 5 sowie eines dieser nachgeschalteten Leistungsverstärkers
4 nach Maßgabe von vom Fahrzeuglenker mittels Gaspedal 6 und Bremspedal 7 vorgegebener
Führungsgrößen 13Gas'bremse sowie eines mittels eines Sensors 9 erfaßten Geschwindigkeits-Istwerts
Vaktuel ausgesteuert wird, wobei u. a. der erfaßte Geschwindigkeits-Istwert mit
einem in unten näher erläuterter Weise vorgegebenen Geschwindigkeits-Sollwert verglichen
und das Stellglied, d. h. die Vergaserdrosselklappe 2, bei auftretenden Abweichungen
zwischen Geschwindigkeits-Sollwert und Geschwindigkeits-Istwert solange und derart
verstellt wird, bis diese Abweichungen beseitigt sind.
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Erfindungsgemäß wird nun diese Geschwindigkeitsregelung mit einer
Beschleunigungssteuerung verknüpft und vom Fahrzeuglenker werden zur Einhaltung
und/oder Veränderung der gewünschten Fahrgeschwindigkeit ausschließlich Beschleunigungs-Sollwerte
vorgegeben. Außerdem sind in der elektronischen Regeleinrichtung 5 einerseits ein
nicht weiter dargestellter setzbarer Speicher, in dem bei Erreichen einer gewünschten
einzuhaltenden Fahrgeschwindigkeit die zu diesem Zeitpunkt gerade erfaßte aktuelle
Fahrgeschwindigkeit (Geschwindigkeits-Istwert) als Geschwindigkeits-Sollwert für
die Geschwindigkeitsregelung gespeichert werden kann, und andererseits ein sogenannter
Kennlinien-Speicher vorgesehen, in welchem als Modell der Fahrzeug-Längsdynamik
eine Kennlinie aDK = f (v) abgespeichert ist, die für stationäre Verhältnisse, d.
h. insbesondere für einen konstanten Fahrwiderstand, eine konstante Fahrzeugbelastung
sowie jeweils konstante Fahrgeschwindigkeiten angibt, welche Stellgliedaussteuerung,
d. h. welcher Drosselklappenwinkel tDK zur Einhaltung welcher - konstanten - Fahrgeschwindigkeit
v erforderlich ist. Eine solche Kennlinie ist als Beispiel in Fig. 2 dargestellt.
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Wenn und solange vom Fahrzeuglenker ein von Null verschiedener Beschleunigungs-Sollwert
b f 0 vorgegeben ist, wird selbsttätig eine Beschleunigungssteuerung
durchgeführt.
Dabei wird in einem vorgegebenen Arbeitstakt in einem sich ständig wiederholenden
Kreislauf nacheinander die aktuelle Fahrgeschwindigkeit Vaktuellals Geschwindigkeits-Istwert
ermittelt, aus der im Kennlinien-Speicher abgespeicherten Kennlinie α DK=f
(v) diezu einer - konstanten - Fahrgeschwindigkeit v in Höhe der gerade zuvor ermittelten
aktuellen Fahrgeschwindigkeit Vaktuellgehörige Aussteuerung des Stellglieds, d.
h. des DrosselklappenwinkelsαDKmod entnommen und das Stellglied, d. h. die
Vergaserdrosselklappe 2, auf diese Aussteuerung DKmod eingestellt.
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Andererseits wird wenn und solange vom Fahrzeuglenker ein Beschleunigungs-Sollwert
b = 0 vorgegeben ist, selbsttätig eine Geschwindigkeitsregelung durchgeführt. Dabei
wird zunächst die im Zeitpunkt dieser Beschleunigungs-Sollwert-Vorgabe mittels des
Sensors 9 ermittelte aktuelle Fahrgeschwindigkeit (Fahrgeschwindigkeits-Istwert)
im vorerwähnten setzbaren Speicher als Geschwindigkeits-Sollwert eingespeichert
und die Aussteuerung des Stellglieds, d. h. der DrosselklappenwinkelCXDKαDK
der Vergaserdrosselklappe 2 auf einen Wert eingestellt, welcher der Aussteuerung
u~DKmod entspricht, der aus der abgespeicherten Kennlinie DK = f (v) für eine Fahrgeschwindigkeit
in Höhe dieser als Sollwert eingespeicherten Fahrgeschwindigkeit Vaktuellentnehmbar
ist. Anschließend wird im vorgegebenen Arbeitstakt in einem sich ständig wiederholenden
Kreislauf der so abgespeicherte Geschwindigkeits-Sollwert mit der im Arbeitstakt
erfaßten jeweiligen aktuellen Fahrgeschwindigkeit (Istwert) verglichen und die Aussteuerung
der Vergaserdrosselklappe 2 korrigiert entsprechend der Beziehung
Diese Geschwindigkeitsregelung sowie Beschleunigungssteuerung können in einfacher
Weise unter Verwendung einer digitalen Recheneinheit, insbesondere eines Mikroprozessors,
der in einem festgelegten Arbeitstakt und in einem sich ständig wiederholenden Kreislauf
nacheinander einzelne Meß-, Abfrage-, Schalt- und Stellschritte durchführt und/oder
auslöst, verwirklicht werden.
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Im Flußdiagramm der Fig. 1 ist der prinzipielle Ablauf der Verfahrensschritte
der Beschleunigungssteuerung bzw. Geschwindigkeitsregelung dargestellt.
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Bei'Inbetriebnahme des Fahrzeuges, z. B. beim Betätigen der Zündung
oder des Anlassers findet zunächst eine Initialisierung des Systems statt, wodurch
u. a. erforderlichenfalls bestimmte Schalter der elektronischen Regeleinrichtung
5 in eine Grundstellung gebracht werden und der vorerwähnte setzbare Speicher -
falls in ihm noch ein Wert gespeichert ist - gelöscht werden kann. Sodann wird im
vorgegebenen Arbeitstakt, z. B. im Arbeitstakt eines Mikroprozessors, nacheinander
zunächst aus der mittels des Sensors 9 erfaßten aktuellen Fahrgeschwindigkeit v
1 der Fahrgeschwindigkeits-Istwert vist gemessen und ggf. - z. B. mittels Filteranordnungen
o. ä. - von eventuellen Meßfehlern befreit und anschließend der Beschleunigungs-Sollwert
bsoll gemessen. Dieser ist im Ausführungsbeispiel eine Funktion der Differenz zwischen
Gaspedal- und Bremspedalstellung, d. h. es gilt bsoll = k (ßGas -ßBremse). Abweichend
davon wäre es aber auch möglich, die benötigten positiven oder negativen Beschleunigungs-Sollwerte
mittels eines einzigen, als Stufenpedal augebildeten Fahrpedals zu erzeugen, indem
ausgehend von einer den Beschleunigungswert b = 0 repräsentierenden spürbaren Rast-
oder Druckstelle ein Verschwenken des Fahrpedals in die eine Richtung positive und
eine Verschwenkung in die entgegengesetzte Richtung negative Beschleunigungs-Sollwerte
liefert.
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Bis hierher, d. h. bis zur Messung des Beschleunigungs-Sollwertes,
stimmen die Verfahrensschritte der Beschleunigungssteuerung und der Geschwindigkeitsregelung
überein.
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Anschließend findet jedoch, je nach dem, ob der zuvor gemessene Beschleunigungs-Sollwert
Null ist oder einen von Null verschiedenen Wert besitzt, eine Verzweigung statt.
Ist bsoll = 0, dann wird selbsttätig eine Geschwindigkeitsregelung durchgeführt,
wobei die in den beiden linken Zweigen des Flußdiagramms skizzierten Verfahrensschritte
ablaufen, d. h. es wird zunächst der zuvor gerade gemessene GeschwindigkeitsIstwert
Vist im setzbaren Speicher als Geschwindigkeits-Sollwert v5011 gesetzt und aus dem
Kennlinien-Speicher der zu diesem Geschwindigkeits~Istwert
passende
Drosselklappenwinkel DKmod ausgelesen - und die Vergaserdrosselklappe 2 entsprechend
eingestellt - und anschließend wird im vorgegebenen Arbeitstakt und in einem sich
ständig wiederholenden Kreislauf der abgespeicherte Geschwindigkeits-Sollwert mit
dem im Arbeitstakt gemessenen Geschwindigkeits-Istwert verglichen und - bei Nichtübereinstimmung
- die Stellung der Vergaserdrosselklappe 2 korrigiert entsprechend der Beziehung
Wird dagegen bsoll £ 0 gemessen, dann wird selbsttätig eine Beschleunigungssteuerung
durchgeführt, wobei im vorgegebenen Arbeitstakt und einem sich ständig wiederholenden
Kreislauf nacheinander im allgemeinen die im mittleren Zweig des Flußdiagramms skizzierten
Verfahrensschritte ablaufen.
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Zur Berücksichtigung sich während einer Beschleunigungs- oder Verzögerungsphase
(negative Beschleunigungsphase) ändernder Fahrwiderstände, die unter bestimmten
Umständen dazu führen könnten, daß das Fahrzeug z.
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B. trotz einer an sich geforderten Fahrzeugbeschleunigung eine Verzögerung
erfährt, kann es jedoch von Vorteil sein, während der Beschleunigungssteuerung im
Arbeitstakt zusätzlich noch die im rechten Zweig des Flußdiagramms skizzierten Verfahrensschritte
ablaufen zu lassen, d. h.
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den Beschleunigungs-Istwert bist zu bestimmen und dann, wenn dessen
Vorzeichen nicht mit dem Vorzeichen des vorgegebenen Beschleunigungs-Sollwertes
bsoll übereinstimmt, zu dem zuvor aus dem Kennlinien-Speicher entnommenen Drosselklappenwinkel
a DK d ein dieser Nichtübereinstimmung entgegenwirkendes Korrekturglied korrektur
zu addieren.
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Anhand eines in Fig. 4 dargestellten Fahrzyklus' , der - beginnend
mit dem Stillstand - eine Beschleunigungsphase, eine Phase konstanter Fahrgeschwindigkeit
und eine Verzögerungsphase enthält, sei der Ablauf der Beschleunigungssteuerung
und Geschwindigkeitsregelung nachstehend näher erläutert, wobei zunächst noch einige
Hinweise bezüglich der Darstellungen in Fig. 2 und Fig. 3 gegeben werden sollen.
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Fig. 2 zeigt eine Kennlinie 0CDK = f (v), die als Modell der Fahrzeug
Längsdynamik im vorerwähnten Kennlinien-Speicher z. B. eines Mikroprozessors, eingespeichert
ist und - unter der Voraussetzung stationärer Verhältnisse (v = konstant) - angibt,
welcher Drosselklappenwinkel DK jeweils erforderlich ist, um eine bestimmte Fahrgeschwindigkeit
v einzuhalten. Bei dieser Kennlinie sind sowohl eine bestimmte Fahrzeugmotorisierung
als auch ganz bestimmte Fahrwiderstände, die sich aus dem Fahrzeuggewicht, dem Rollwiderstand,
der Fahrbahnsteigung etc.
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zusammensetzt, angenommen. Im Kennlinienspeicher - des Mikroprozessors
-ist also nur eine Kennlinie eingespeichert, die in Fig. 2 als Vollinie gezeichnet
ist. Daneben sind gestrichelt zwei weitere Kennlinienverläufe eingezeichnet, welche
die Verhältnisse andeuten, die vorlägen, wenn z. B. statt der angenommenen ebenen
Fahrbahn eine bestimmte Steigung (linke Kurve) oder ein bestimmtes Gefälle (rechte
Kurve) vorläge.
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Fig. 3 schließlich zeigt ein Geschwindigkeits-Beschleunigungssollwert-Diagramm
mit dem Drosselwinkel CXDK der Vergaserdrosselklappe 2 als Parameter.
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Wenn das Kraftfahrzeug in Betrieb genommen wird und entsprechend Fig.
4 aus dem Stillstand v = 0 beschleunigt und auf eine bestimmte Fahrgeschwindigkeit
gebracht werden soll, wird der Fahrzeuglenker den Verbrennungsmotor zunächst in
üblicher Weise starten, d. h. Zündung und Anlasser betätigen, wodurch gemäß Flußdiagramm
der Fig. 1 eine Initialisierung des Steuerungs/Regelungs-Systems bewirkt wird. Unter
anderem wird der setzbare Speicher für den Fahrgeschwindigkeits-Sollwert gelöscht
und im Ausführungsbeispiel entsprechend dem Flußdiagramm ein Schalter SS eingeschaltet,
d. h. in die Schaltstellung SS = 1 geschaltet.
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Wenn nun das Fahrzeug beschleunigt werden soll, wird vom Fahrzeuglenker
ein - positiver - Fahrpedalwinkel eingestellt, im Ausführungsbeispiel also mittels
des Gaspedals 6 die Führungsgröße (3Gas' was eine Verstellung des Drosselklappenwinkels
zur Folge hat, so daß sich das Fahrzeug in Bewegung setzt. Entsprechend einem vorgegebenen
Arbeitstakt - z. B.
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eines Mikroprozessors - wird nach einer bestimmten Zeit aus der vom
Sensor 9 gelieferten aktuellen Fahrgeschwindigkeit aktuell der zu diesem Zeitpunkt
vorliegende Fahrgeschwindigkeits-Istwert vist
gemessen und erforderlichenfalls
von Meßfehlern o. ä. befreit. Nach Messung des Beschleunigungs-Sollwertes bsoll
= k(ßGas - ßBremse) und Feststellung, daß bsoll f 0 ist, wird entsprechend dem mittleren
Zweig des Flußdiagramms aus der im Kennlinien-Speicher abgespeicherten Kennlinie
entsprechend Fig. 2 der zu einer Fahrgeschwindigkeit v in Höhe des gerade gemessenen
Geschwindigkeits-Istwertes vist gehörige Drosselklappenwinkel a CYDK d ausgelesen.
Wenn abweichend vom Flußdiagramm der Fig. 1 der vorerwähnte Vorzeichenvergleich
zwischen dem Beschleungiungs-Sollwert bsoll und dem Beschleunigungs-Istwert bist
nicht vorgesehen ist, wird die Vergaserdrosselklappe 2 unmittelbar auf diesen ausgelesenen
DrosselklappenwertαDKmod zuzüglich eines der Führungsgröße PGas proportionalen
Wertes eingestellt. Im Ausführungsbeispiel wird jedoch die rechte Schleife des Flußdiagramms
durchlaufen, da ein Schaltglied SS bei der Initialisierung in die Schaltstellung
SS = 1 umgeschaltet wurde. Entsprechend wird also zunächst der Beschleunigungs Istwert
aus der Zunahme der Fahrgeschwindigkeits-Istwerte errechnet und erst nach einem
Vorzeichenvergleich zwischen Beschleunigungs-Sollwert und Beschleunigungs-Istwert
der ausgelesene Drosselklappenwinkel Q!DKmod zuzüglich des der Führungsgröße p Gas
proportionalen Wertes eingestellt; hierbei wird zunächst unterstellt, daß eine Übereinstimmung
der Vorzeichen vorliegt. Entsprechend der Drosselklappenverstellung wird nun die
Fahrgeschwindigkeit v des Fahrzeugs entsprechend Fig. 4 ansteigen.
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Im vorgegebenen Arbeitstakt wird während des nächsten Arbeitszyklus;
somit ein höherer Fahrgschwindigkeits-Istwert vist gemessen und aus der im Kennlinien-Speicher
abgespeicherten Kennlinie ein entsprechend größerer Drosselklappenwinkel DKmod ausgelesen,
was zu einer weiteren Verstellung des Drosselklappenwinkels führt, wobei natürlich
wiederum ein Vorzeichenvergleich des Beschleunigungs-Sollwertes und des Beschleunigungs-Istwertes
zwischengeschaltet ist. Dieser Arbeitsablauf wiederholt sich ständig. Wenn der vom
Fahrzeuglenker vorgegebene - positive -Pedalwinkel ß * unverändert beibehalten wird
und sich auch an den Fahrbahnverhältnissen (Steigung etc.) und der Fahrzeugbeladung
nichts ändert, wird die Fahrgeschwindigkeit v des Fahrzeuges somit entsprechend
Fig. 4 ständig zunehmen bis schließlich - entsprechend der zur Verfügung stehenden
maximalen Motorleistung - die Höchstgeschwindigkeit des Fahrzeugs erreicht wäre.
Der in Fig. 4 dargestellte lineare Geschwindigkeitsverlauf während derB Beschleunigungsphase
ist natürlich nur dann richtig, wenn das Fahrzeug mit konstanter Beschleunigung
beschleunigt wird.
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Das Diagramm der Fig. 3 läßt erkennen, daß der Drosselklappenwinkel
der Vergaserdrosselklappe 2 bei Vorgabe eines - positiven - Gaspedalwinkels ß* von
einem Drosselklappenwinkel t* DK ausgehend im Arbeitstakt allmählich vergrößert
wird.
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Wenn nun - vor Erreichen der Höchstgeschwindigkeit - zu einem Zeitpunkt
t1,zu dem der Drosselklappenwinkel den Wert a DK1 einnimmt, die dann gerade erreichte
Fahrgeschwindigkeit v1 beibehalten werden soll wird vom Fahrzeuglenker ein Beschleunigungs-Sollwert
bsoll = 0 vorgegeben.
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Im Ausführungsbeispiel geschieht dies durch Rückstellung des Gaspedals
6 in die Nullstellung. Bei Verwendung eines Fahrpedals, mit dem sowohl positive
als auch negative Beschleunigungs-Sollwerte vorgegeben werden, wird dieses Fahrpedal
in eine entsprechende definierte Null-Stellung zurückgenommen.
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Die Vorgabe des Beschleunigungs-Sollwertes bsoll = 0 hat zur Folge,
daß beim nächsten Arbeitszyklus ein anderer Entscheidungs- bzw. Funktionszweig des
in Fig. 1 dargestellten Flußdiagramms durchlaufen wird.
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Zunächst wird der zweite Zweig von links durchlaufen, da das eingangs
erwähnte Schaltglied bei der Initialisierung in seine Schaltstellung SS = 1 gebracht
wurde. Demzufolge wird der zuvor aus der aktuellen Fahrgeschwindigkeit Vaktuell
gemessene Geschwindigkeits-Istwert viist im setzbaren Speicher für die nachfolgende
Geschwindigkeitsregelung als Geschwindigkeits-Sollwert Vsoll abgespeichert und aus
der im Kennlinien-Speicher abgespeicherten Kennlinie DK = f (v) ein Drosselklappenwinkel
aDKmod ausgelesen, welcher - stationär - zur Einhaltung einer Fahrgeschwindigkeit
in Höhe dieser als Sollwert abgespeicherten Fahrgeschwindigkeit erforderlich wäre.
Die Vergaserdrosselklappe 2 wird auf diesen Drosselklappenwinkel a DKmod eingestellt.
Entgegen dem Ablauf bei der Beschleunigungssteuerung wird ein der Führungsgröße
proportionaler Wert hierbei nicht mehr addiert, da diese Führungsgröße Null.ist.
Gleichzeitig wird in der elektronischen Regeleinrichtung 5 das Schaltglied SS in
die Schaltstellung SS = 0 umgeschaltet.
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Durch die Umschaltung dieses Schaltgliedes in die Schaltstellung SS
= 0 wird bewirkt, daß beim nächsten Arbeitszyklus der äußere linke Zweig des Flußdiagramms
durchlaufen und der im vorgegebenen Arbeitstakt jeweils gemessene Geschwindigkeits-Istwert
Vist mit dem im setzbaren
Speicher abgespeicherten Geschwindigkeits-Sollwert
verglichen wird.
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Unmittelbar nach Vorgabe des Beschleunigungs-Sollwertes bsoll = 0
d. h. unmittelbar nach Abspeicherung des Geschwindigkeits-Sollwertes vsoll stimmen
Geschwindigkeits-Sollwert und Geschwindigkeits-Istwert im allgemeinen überein, so
daß während dieses Arbeitszyklus' zunächst keine weitere Drosselklappenverstellung
veranlaßt wird und - im vorgegebenen Arbeitstakt und in einem sich ständig wiederholenden
Kreislauf -der nächste Arbeitszyklus abläuft, und zwar wiederum über den äußeren
linken Zweig des Flußdiagramms. Auch bei den folgenden Arbeitszyklen wird jeweils
ein Vergleich zwischen Geschwindigkeits-Sollwert v5011 und Geschwindigkeits-Istwert
vist durchgeführt. Wenn - was zu erwarten ist - der Geschwindigkeits-Istwert vom
gespeicherten Geschwindigkeits-Sollwert abweicht, weil die realen Verhältnisse nicht
mit den bei der Abspeicherung der Kennlinie DK = f (v) vorausgesetzten Strecken-
und Lastverhältnissen übereinstimmen, muß eine entsprechende Korrektur des Drosselklappenwinkels
vorgenommen werden, d. h. ein vom zuvor aus der Kennlinie entnommenen Winkel OCDKmod
abweichender Drosselklappenwinkel eingestellt werden. Diese Korrektur geschieht
dadurch daß nach Maßgabe der festgestellten Differenz zwischen Geschwindigkeits-Sollwert
und Geschwindigkeits-Istwert ein neuer Drosselklappenwinkel ermittelt und eingestellt
wird entsprechend der Beziehung
Diese Gleichung ist in der elektronischen Regeleinrichtung 5, z. B.
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im Mikroprozessor, abgelegt, wobei k1 und k2 Proportionalitätskonstanten,
voll den abgespeicherten Geschwi ndigkeits-Sollwert,vit den im Arbeitstakt jeweils
aus der gerade erfaßten aktuellen Fahrgeschwindigkeit gemessenen Geschwindigkeits-Istwert
und DKmod die aus der abgespeicherten Kennlinie für den abgespeicherten Geschwindigkeits-Sollwertvsoll
entnehmbare Aussteuerung (Drosselklappenwinkel) des Stellgliedes bedeuten.
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Durch fortwährende Anwendung dieser Beziehung im vorgegebenen Arbeitstakt,
d. h. Arbeitszyklus für Arbeitszyklus, wird schließlich vist= Vsoll
werden.
Für die obige Gleichung bedeutet dies, daß das zweite Glied 0 wird. Das rechte Summierglied
der Gleichung, das einen Winkel repräsentiert, kann dabei als Korrekturglied 0ckorrektur
aufgefaßt werden, weil es einen Winkelwert angibt, um den der Drosselklappenwinkel
gegen den zuvor für den vorgegebenen Geschwindigkeits-Sollwert v5011 aus der abgespeicherten
Kennlinie ausgelesenen Drosselklappenwinkel a DKmod korrigiert werden muß, um die
gewünschte Geschwindigkeit vsoll - im Beispiel nach Fig. 4 die Geschwindigkeit v1
- konstant zu halten. Ursache für die Abweichung des tatsächlich einzustellenden
Drosselklappenwinkels DK vom aus der Kennlinie entnommenen Modell Drosselklappenwinkel
αDKmod ist, daß die realen Betriebsbedingungen, unter denen das geschwindigkeitsgeregelte
Fahrzeug betrieben wird, nicht mit den Verhältnissen (Steigung, Gefälle, Wind, Motoreinstellung,
Beladung, etc.) übereinstimmen, die bei Aufstellung der Kennlinie DK = f (v) als
Modell der Fahrzeug-Längsdynamik angenommen worden sind. Dieses Korrekturglied o'korrektur
wird gespeichert.
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Im Diagramm nach Fig. 3 wird der Drosselklappenwinkel vom Wert N zum
Zeitpunkt t im eingeregelten Zustand auf den Wert **DK verstellt 1 DK worden sein,
den er - gleichbleibende Streckenverhältnisse vorausgesetzt -bis zum Zeitpunkt t2,
d. h.solange das Fahrzeug mit konstanter Fahrgeschwindigkeit v1 betrieben wird,
beibehält.
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Wenn nun, z. B. in Fig. 4 zum Zeitpunkt t2, vom Fahrzeuglenker durch
Vorgabe eines von Null verschiedenen Beschleunigungs-Sollwertes bsoll # 0 die Geschwindigkeitsregelung
beendet und je nach Vorzeichen des vorgegebenen Sollwertes eine weitere Beschleunigungsphase
oder - wie in Fig. 4 - eine Verzögerungsphase eingeleitet werden soll, dann wird
wiederum selbsttätig eine Beschleunigungssteuerung durchgeführt und im Flußdiagramm
gemäß Fig. 1 nach der Verzweigungsstelle bsoll = O ? zunächst der mittlere Zweig
und im darauffolgenden Zyklus der rechte Zweig durchlaufen; der mittlere Zweig wird
zunächst durchlaufen, weil in der vorangegangenen Geschwindigkeitsregelung ( bsoll
= 0) das vorerwähnte Schaltglied SS der elektronischen Regeleinrichtung 5 in die
Schaltstellung SS = 0 umgeschaltet wurde.
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Während der nun folgenden Beschleunigungssteuerung wird das aus der
vorangegangenen Geschwindigkeitsregelung stammende und gespeicherte Korrekturglied
αkorrektur als Zusatzwinkel für den nunmehr einzustellenden - neuen - Drosselklappenwinkel
verstanden: OCDK (XDKmod + korrektur + (3Gas ßBremse αDKmod und a αkorrekturwerden
im mittleren Zweig aus den abgespeicherten Werten ausgelesen, wobei das aus der
vorangegangenen Geschwindigkeitsregelung stammende Korrekturglied konstant bleibt,
der aus dem Kennlinien-Speicher auslesbare Wert aDKmod sich dagegen entsprechend
der zugehörigen, im Arbeitstakt erfaßten aktuellen Fahrgeschwindigkeit aktuell verändert.
Da im Erläuterungsbeispiel gemäß Fig. 4 zum Zeitpunkt t2 eine - leichte - Verzögerungsphase
beginnen soll, bei der das Bremspedal getreten und dadurch eine negativ zählende
Führungsgröße (3Bremse vorgegeben wird (es wird unterstellt, daß das Bremspedal
nur so stark getreten wird, daß noch kein Bremsdruck aufgebaut wird, sonst müßte
nämlich die'Drosselklappe vernünftigerweise ganz geschlossen werden), wird im letzten
Glied des mittleren Zweiges demzufolge ein Drosselklappenwinkel entsprechend OCDK
= DKmod + (Xkorrektur ß Bremse eingestellt. Der Drosselklappenwinkel wird also verringert
und das Fahrzeug demzufolge normalerweise verzögert. Da beim Durchlaufen des mittleren
Zweiges auch das Schaltglied wieder in seine Schaltstellung SS = 1 umgeschaltet
wird, wird während der nachfolgenden Zyklen der Beschleunigungssteuerung der rechte
Zweig des Flußdiagramms in vorerwähnter Weise durchlaufen Im Ausführungsbeispiel
ist angenommen, daß die Drosselklappe 2 im Zuge der Verzögerungssteuerung mit der
Führungsgröße (3Bremse ß n(3* zum Zeitpunkt t3 ihren minimalen DrosselklappenwinkelOCDmin
erreicht hat (Fig. 3), so daß der Geschwindigkeitsabfall anschließend - gleiche
Strecken- und Lastverhältnisse vorausgesetzt -exponentiell erfolgt.
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Wenn zu einem späteren Zeitpunkt durch Vorgabe des Beschleunigungs-Sollwertes
bsoll 0 erneut eine bestimmte Fahrgeschwindigkeit konstant gehalten werden soll,
werden wiederum im vorgegebenen Arbeitstakt die
beiden linken Zweige
des Flußdiagramms der Fig. 1 durchlaufen. Grundsätzlich wäre es zwar möglich, hierbei
wieder wie zuvor beschrieben vorzugehen, d. h. zunächst einen Drosselklappenwinkel
einzustellen, der sich für den neu abgespeicherten Geschwindigkeits-Sollwert aus
der abgespeicherten Kennlinie DK = f (v) ergibt, und anschließend in den nachfolgenden
Arbeitszyklen durch ständige Nachstellung eines Korrekturgliedes den tatsächlich
benötigten Drosselklappenwinkel einzustellen, doch ist es von Vorteil, wenn bei
der Einstellung des Drosselklappenwinkels von vornherein das aus der vorangegangenen
Geschwindigkeitsregelung stammende und abgespeicherte Korrekturglied a korrektur
dem für den neuen Sollwert aus der abgespeicherten Kennlinie entnommenen Winkel
DKmod addiert wird, da dieses Zusatzglied - zumindest für gleichbleibende Streckenverhältnisse
- die Abweichung zwischen den für das Fahrzeugmodell angenommenen Strecken- und
Lastverhältnissen und den tatsächlichen Strecken- und Lastverhältnissen repräsentiert.
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Eine noch schnellere und komfortablere Anpassung des benötigten Drosselklappenwinkels
ergibt sich, wenn das aus einer vorangegangenen Geschwindigkeitsregelung mit einem
Geschwindigkeits-Sollwert vsOll altgespeicherte alte Korrekturglied zukot 01korrektur,altbei
Einleitung der neuen Geschwindigkeitsregelung mit dem neuen Geschwindigkeits-Sollwert
Vsoll,neu im Verhältnis dieser beiden Sollwerte zu einem neuen Korrekturglied
umgerechnet und als Zusatzwinkel zum für den neuen Geschwindigkeits-Sollwert aus
der abgespeicherten Kennlinie DK = f (v) entnehmbaren Drosselklappenwinkel u~ DK
d addiert wird. Von dieser ersten Einstellung ausgehend wird der Drosselklappenwinkel
sodann im vorgegebenen Arbeitstakt und im sich ständig wiederholenden Kreislauf
ähnlich wie vorher korrigiert entsprechend der Beziehung
In dieser Gleichung bezeichnet v5011 den neuen Geschwindigkeits-Sollwert
und Q!DK d den für diesen neuen Geschwindigkeits-Sollwert aus der abgespeicherten
Kennlinie auslesbaren Wert.
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Die Speicherung des während einer Phase der Geschwindigkeitsregelung
ermittelten Korrekturgliedes a korrektur und seine Verwendung als αkorrektur
Zusatzwinkel während einer nachfolgenden Beschleunigungssteuerung und/oder neuen
Geschwindigkeitsregelung stellt eine Art Selbstlerneffekt dar, mit dem die im abgespeicherten
Fahrzeug-Modell angenommenen stationären Verhältnisse - im gewissen Umfange - an
die während des vorliegenden Fahrzeugbetriebes tatsächlich herrschenden Betriebsverhältnisse
angepaßt werden. Unter anderem wird dadurch sichergestellt, daß bei Vorgabe eines
positiven Beschleunigungs-Sollwertes auch dann eine (positive) Beschleunigung des
Fahrzeuges stattfindet, wenn abweichend von den Modellbedingungen keine ebene Fahrbahn,
sondern eine ansteigende Fahrbahn vorliegt.
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Grundsätzlich wird jedoch bei Initialisierung des Systems, d. h. jeweils
bei neuer Inbetriebnahme des Fahrzeuges zwecks Herstellung eines definierten Ausgangszustandes
auch das Korrekturglied korrektur gelöscht. Erst bei Durchführung einer Geschwindigkeitsregelung
wird wiederum ein Korrekturglied erzeugt, welches dann bei den nachfolgenden Beschleunigungssteuerungen
oder Geschwindigkeitsregelungen in der erläuterten Weise verwertet wird.