DE3545940C1 - Vorrichtung zur Regulierung einer Brennkraftmaschine in einem Kraftfahrzeug - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Eine derartige Vorrichtung (siehe bspw. auch die DE-OS 26 59 228) ist durch die Anwendung in Serienfahrzeugen der Anmelderin bekannt. Bei einer be­ kannten Vorrichtung ist die Bewegung des Leistungsstell­ gliedes zwar nicht mehr unmittelbar von der Bewegung des Fahrpedals bestimmt, jedoch kann trotz der Anordnung des einen Widerstand erzeugenden Elements, beispielsweise eines Dämpfers, die Verstellgeschwindigkeit des Leistungs­ stellgliedes so groß sein, daß dadurch Fahrlängsschwingungen des Kraftfahrzeuges ausgelöst werden, da die Federkraft des Federgliedes für eine ausreichende Rückmeldung an den Fahr­ zeugführer einen bestimmten Wert nicht unterschreiten sollte.

Die Fahrlängsschwingungen entstehen dadurch, daß die Brenn­ kraftmaschine beim Übergang vom Schub- zum Zugbetrieb selbst bei kleinen Verstellungen des Leistungsstellgliedes in freier Beschleunigung, die durch Spiele und Elastizitäten des Antriebsstranges ermöglicht wird, derart hohe Dreh­ zahlen erreicht, daß sie bei Beginn des Zugbetriebs der­ art hart verzögert wird, daß der dadurch verursachte Stoß das Kraftfahrzeug zu für die Insassen unangenehmen und für das Kraftfahrzeug schädlichen ruckelartigen Längs­ schwingungen anregt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vor­ richtung so auszubilden, daß die einmal angeregten Fahr­ längsschwingungen vermieden oder zumindest erheblich vermindert werden.

Diese Aufgabe wird bei einer gattungsgemäßen Einrichtung durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst.

Die erfindungsgemäß ausgebildete Vorrichtung ermöglicht es, trotz verhältnismäßig hoher Federkraft im Federglied die Verstellbewegung des Leistungsstellgliedes zeitlich begrenzt so gering zu halten, daß die Brennkraftmaschine in diesem Zeitraum so wenig beschleunigt wird, daß sie mit einem nur geringen Drehmoment- und Drehzahlüberschuß gegenüber dem Fahrzeug in den Zugbetrieb übergeht. Damit wird die Anregung von Fahrlängsschwingungen von vornherein vermieden oder zumindest erheblich verringert.

Durch die Ausgestaltung nach dem Patentanspruch 2 wird nicht nur die geforderte Drehmoment- und Drehzahlanpassung der Brennkraftmaschine im Schub-Zug-Übergangsbereich er­ reicht, sondern auch die anschließende Anpassung der Stellung des Leistungsstellgliedes an die vorgegebene Fahr­ pedalstellung in einem sehr kurzen Zeitraum ermöglicht, so daß die bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung auf­ tretenden Verzögerungen zwischen der Betätigung des Fahr­ pedals und dem Ansprechen der Brennkraftmaschine sich in einem engen zeitlichen Rahmen halten.

Die Ausbildung der Vorrichtung nach dem Patentanspruch 3 ver­ ringert die Ansprechverzögerung des Leistungsstellgliedes weiter, indem etwa vorhandene Leerwege in den Übertragungs­ mitteln und im Leistungsstellglied schnell durchfahren werden.

Im Patentanspruch 4 sind Steuereinrichtungen angegeben, die auf sehr einfache und wirkungsvolle Weise die vom Element erzeugte Kraft genau im geforderten zeitlichen Verlauf modulieren.

Im Patentanspruch 5 ist eine andere Art der Steuer­ einrichtung angegeben, bei der diese in das krafter­ zeugende Element integriert ist.

Die Ausbildung der Vorrichtung nach dem Patentanspruch 6 ermöglicht eine widerstandsfreie und damit starre Ver­ bindung zwischen Fahrpedal und Leistungsstellglied, so daß dessen zeitverzögerte Verstellung auf die Be­ triebszustände beschränkt bleibt, in denen die Gefahr von Fahrlängsschwingungen besteht.

Im folgenden wird die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Regulierung einer Brennkraftmaschine anhand von mehreren in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert. Dabei zeigt

Fig. 1 eine Vorrichtung mit einem Dämpfer als krafterzeugendem Element und einer Kulisse als Steuereinrichtung,

Fig. 2 eine ähnliche Vorrichtung wie in Fig. 1 mit einer Feder als krafterzeugendem Element und einem Nocken als Steuerelement,

Fig. 3 eine Vorrichtung in einem Regler einer Ein­ spritzpumpe mit einem Dämpfer als krafter­ zeugendem Element,

Fig. 4 den Dämpfer der Fig. 3 mit einer wegab­ hängigen Steuereinrichtung,

Fig. 5 ein Diagramm mit der zeitlichen Abhängigkeit des Verstellweges des Leistungsstellgliedes und des Verstellweges des Fahrpedals und

Fig. 6 eine Vorrichtung entsprechend Fig. 2, bei der die Steuereinrichtung drehzahlabhängig außer Funktion setzbar ist.

Nach den Fig. 1 bis 3 wird von einem Fahrpedal 1 über Stangen 2, 3 ein Verstellhebel 4 einer Einspritzpumpe 5 betätigt, die fest mit einer nicht weiter dargestellten Brennkraftmaschine verbunden ist. Am Verstellhebel 4 greift eine Rückzugfeder 6 an. Wie aus der Fig. 3 er­ sichtlich, wird über den Verstellhebel 4 ein Regelhebel 7 und über diesen eine Regelstange 8 als Leistungsstellglied betätigt, deren Stellung die Kraftstoffeinspritzmenge be­ stimmt.

Zwischen die Stangen 2 und 3 (Fig. 1 und 2) bzw. den Ver­ stellhebel 4 und den Regelhebel 7 (Fig. 3) ist ein Feder­ glied 9 eingesetzt, bei dem eine vorgespannte Schrauben­ feder 10 in einem Gehäuse 11 eingesetzt ist. Das Ge­ häuse 11 ist fest mit dem fahrpedalseitigen Übertragungs­ mittel (Stange 2 bzw. Verstellhebel 4) und die Feder 10 fest mit dem Übertragungsmittel (Stange 3 bzw. Regelhebel 7) auf der Seite der Regelstange 8 verbunden. Die Feder 10 ist einschließlich ihrer Vorspannung so bemessen, daß sie in Abhängigkeit von einem auf die Übertragungsmittel zwischen dem Federglied 9 und der Regelstange 8 einwirkenden Wider­ stand, auf den im folgenden näher eingegangen wird, bei einem raschen Betätigen des Fahrpedals 1 überdrückt bzw. zusammengedrückt wird und erst im folgenden Zeitraum eine Verstellung der Regelstange 8 bewirkt, so daß die Stellung der Regelstange 8 innerhalb dieses Zeitraumes weitgehend unabhängig ist von der Stellung des Fahrpedals 1. Bei einer langsamen Betätigung des Fahrpedals 1 wirkt da­ gegen das Federglied 9 als starres Übertragungsmittel.

Der oben erwähnte Widerstand wird von einem Element er­ zeugt, das als Dämpfer 12 (Fig. 1, 3 und 4) oder als Feder 13 (Fig. 2) ausgebildet sein kann. Zwischen diesem Element und den Übertragungsmitteln ist eine Steuerein­ richtung angeordnet, die die von dem Element erzeugte Kraft derart modifiziert, daß der auf die Übertragungs­ mittel einwirkende Widerstand zeitlich sich verändert.

In der Fig. 1 ist die Steuereinrichtung als Kulisse 14 ausgebildet, die einerseits an einem Gelenk 15 gelagert und andererseits mit dem Kolben 16 des Dämpfers 12 ver­ bunden ist. In der Kulisse 14 ist der verlängerte Ver­ stellhebel 4 geführt. Die Kulissenbahn ist S-förmig aus­ gebildet, so daß drei Abschnitte A, B, C entstehen, von denen die beiden äußeren Abschnitte A und C im wesent­ lichen parallel zur Schwenkbewegung des Verstellhebels 4, sowie der mittlere Abschnitt B schräg dazu verlaufen. Bei einer raschen Bewegung des Fahrpedals 1 wird der Verstellhebel 4 zunächst gegen einen geringen Widerstand rasch verstellt, bis er auf den Abschnitt B der Kulissen­ bahn aufläuft. Im folgenden Zeitabschnitt wird der Ver­ stellhebel 4 durch die von der zusammengedrückten Feder 10 aufgebrachten Betätigungskraft nur noch langsam verstellt, da die Verschwenkung der Kulisse 14 und die damit ver­ bundene Bewegung des Kolbens 16 eine hohe Dämpfkraft am Hebel 4 erzeugen. Im Abschnitt C wird der Verstell­ hebel 4 dann wieder rasch verstellt, bis die Feder 10 ihre Vorspannstellung erreicht und die Stellung des Ver­ stellhebels 4 der Stellung des Fahrpedals 1 entspricht.

In der Fig. 2 ist die Steuereinrichtung als Nocken 17 aus­ gebildet, der unmittelbar mit dem Verstellhebel 4 verbunden ist. Die Nockenbahn besteht wiederum aus drei Abschnitten A, B, C. Bei einer Einwirkung der Feder 13 auf den Abschnitt A wird die Stellbewegung des Verstellhebels 4 nur wenig ge­ hemmt, am Abschnitt C steigt der durch die Feder 13 erzeugte Widerstand erheblich an, während im Abschnitt C die Feder 13 nur noch geringen oder gegebenenfalls keinen Widerstand mehr erzeugt. Bei dieser Ausführung ist zusätzlich ein Dämpfer 18 vorhanden, der in bekannter Weise auf die Übertragungs­ mittel einwirkt.

In der Ausführung der Fig. 3 und 4 sind der Dämpfer 12, der über einen Winkelhebel 19 unmittelbar mit der Regel­ stange 8 verbunden ist, in das Reglergehäuse 20 der Ein­ spritzpumpe 5 und die Steuereinrichtung in den Dämpfer 12 integriert. Wie in Fig. 4 dargestellt, taucht in die Drossel­ öffnung 21 des Dämpferkolbens 22 in dessen mittlerer Lage ein mit dem Dämpfergehäuse 23 verbundener Stift 24 ein, der den Drosselquerschnitt erheblich verkleinert und damit die Dämpfkraft erhöht, während bei freier Drosselöffnung 21 die Dämpfkraft verhältnismäßig gering ist.

In der Fig. 5 ist die Abhängigkeit der Verstellwege s des Fahrpedals 1 und der Regelstange 8 von der Zeit t darge­ stellt, wobei die durchgezogene Linie der erfindungsge­ mäßen Ausführung und die gestrichelte Linie der Aus­ führung ohne Steuereinrichtung entspricht. Nach einer raschen Verstellung des Fahrpedals 1 wird in dem Zeit­ raum a und c, wenn die Abschnitte A und C der Kulissen- oder Nockenbahn wirksam sind oder die Drosselöffnung 21 frei ist, die Regelstange 8 rasch verstellt, im Zeitraum b dagegen, wenn die Abschnitte B der Kulissen- oder Nocken­ bahn wirksam sind oder der Querschnitt der Drosselöffnung 21 durch den Stift 24 verringert ist, wird die Regelstange 8 nur sehr langsam verstellt. In diesem Zeitraum b erhöht die Brennkraftmaschine nur langsam und mit einem geringen Dreh­ moment ihre Drehzahl, so daß sie mit geringem Drehzahlüber­ schuß und Drehmomentstoß vom Schub- in den Zugbetrieb übergehen kann. Der gesamte Zeitraum, bis die Stellung der Regelstange 8 wieder der Stellung des Fahrpedals 1 ent­ spricht, also die Zeiträume a, b und c zusammen, sollte in der Größenordnung von etwa einer halben Sekunden liegen.

Wenn die Gefahrt von Fahrlängsschwingungen, insbesondere in bestimmten Drehzahlbereichen der Brennkraftmaschine, nicht besteht, ist eine starre Verbindung von Fahrpedal 1 und Regelstange 8 erwünscht. In diesem Fall kann, wie in Fig. 6 dargestellt, die Feder 13 von dem Nocken 17 durch eine Hubvorrichtung 25 in Abhängigkeit von der Drehzahl n abge­ hoben werden, so daß der von der Feder 13 erzeugte Wider­ stand wegfällt und die Feder 10 nicht mehr überdrückt werden kann. Eine ähnliche Aufhebung des Widerstandes ist auch bei den anderen Ausführungsbeispielen oder auch in Abhängigkeit von der Last, beispielsweise von der Stellung des Fahrpedals 1, möglich.

Claims (6)

1. Vorrichtung zur Regulierung einer insbesondere luftverdichtenden Brennkraftmaschine in einem Kraftfahr­ zeug mit Mitteln zur Übertragung einer Stellbewegung zwischen einem Fahrpedal und einem Leistungsstellglied wie einer Regelstange einer Einspritzpumpe, mit einem in die Übertragungsmittel eingeschalteten Federglied und mit einem an einem Übertragungsmittel zwischen dem Federglied und dem Leistungsstellglied angreifenden Element, das einen einer Betätigungsbewegung der Vor­ richtung in Richtung auf Vollast entgegenwirkenden Wider­ stand ausübt, dadurch gekennzeichnet, daß das vorgespannte Federglied (9) durch eine Betätigung des Fahrpedals (1) überdrückbar ist und daß an oder in dem Element (Feder 13, Dämpfer 12) oder zwischen diesem und den Übertragungsmitteln eine Steuereinrichtung vorgesehen ist, die die Größe des Widerstandes nach der Einleitung der Betätigungsbewegung in Abhängigkeit von der Zeit verändert.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Größe des Widerstandes nach einem Anstieg ein Maximum erreicht und anschließend stark abfällt, ge­ gebenenfalls bis auf einen Nullpunkt.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß dem Anstieg des Widerstandes ein Zeitraum (a) ohne oder mit geringem Widerstand vorgeschaltet ist.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinrichtung als Nocken (17) oder Kulisse (14) ausgebildet ist.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Element ein Flüssigkeitsdämpfer (12) mit mindestens einer Drosselöffnung (21) ist, dessen Dämpfkraft wegabhängig veränderbar ist, insbesondere durch einen wegabhängig ver­ änderbaren Drosselquerschnitt und/oder eine wegabhängige Zu- bzw. Abschaltung einer Drosselöffnung.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinrichtung drehzahl- und/oder lastge­ steuert außer Funktion setzbar ist.