DE3644137C2 - - Google Patents
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- DE3644137C2 DE3644137C2 DE3644137A DE3644137A DE3644137C2 DE 3644137 C2 DE3644137 C2 DE 3644137C2 DE 3644137 A DE3644137 A DE 3644137A DE 3644137 A DE3644137 A DE 3644137A DE 3644137 C2 DE3644137 C2 DE 3644137C2
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Steuern
wenigstens einer das Antriebsmoment einer Brennkraftmaschine
eines Kraftfahrzeuges beeinflussenden Größe nach dem Ober
begriff des Patentanspruchs 1.
Eine derartige Einrichtung wird allgemein als "elektronisches
Gaspedal" bezeichnet.
Aus der DE-OS 30 19 562 ist eine Vorrichtung nach dem Ober
begriff des Patentanspruchs 1 bekannt, in welcher ein
elektronisches Gaspedal dahingehend erweitert ist, daß
zwischen dem Gaspedal und dem auf die das Antriebsmoment
beeinflussende Größe wirkenden Stellglied ein Funktions
generator angeordnet ist, der eine von verschiedenen
Faktoren abhängige Funktion zwischen Gaspedalstellung und
beispielsweise Drosselklappenstellung vorgibt. Damit kann
eine den jeweiligen Bedingungen entsprechende Feinfühlig
keit des Gaspedals erreicht werden. Einer plötzlichen Ver
stellung des Gaspedals beispielsweise bis zum Vollanschlag
folgt jedoch in jedem Fall eine völlige Öffnung der Drossel
klappe.
Durch eine derartige Betriebsweise entstehen im Antriebs
strang beträchtliche Überschußmomente, welche erhebliche
Verluste, insbesondere an Traktion und Seitenführungs
kraft, zur Folge haben. Besonders kritische und vorerst
nicht beherrschbare Instabilitäten des Fahrzeugverhaltens
treten beim Kurveneinlenken bei gleichzeitigem Gasstoß
auf.
Das vorhandene Überschußmoment kann bei mit Regel
systemen wie z. B. Antriebsschlußfregelung, Regelung
der Fahrstabilität etc. ausgerüsteten Fahrzeugen auch
durch einen schnellen Regelkreis nicht so schnell redu
ziert werden, daß nachteilige Instabilitäten des Fahr
zeuges verhindert werden könnten. Dies gilt für alle
Fahrzustände, beginnend beispielsweise beim Anfahren des
Fahrzeuges auf Glatteis.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine Vorrichtung zu schaffen,
welche gewährleistet, daß in keinem Betriebszustand des
Fahrzeuges zu große Überschußmomente entstehen können.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im Kenn
zeichen des Patentanspruchs 1 genannten Merkmale gelöst.
Danach wird das bekannte "elektronische Gaspedal",
welches als sog. Nachlaufsteuerung arbeitet, um eine
Regeleinrichtung erweitert, welche die das Antriebsmoment
beeinflussende Größe mit einer im wesentlichen vom An
triebsmoment abhängigen Anstiegsgeschwindigkeit mit
laufender Überprüfung auf Überschreitung vorgegebener
Grenzwerte bis auf den durch das Gaspedal vorgegebenen
Sollwert erhöht. Dadurch wird verhindert, daß beim Über
schreiten dieser Grenzwerte ein zu großes Überschußmo
ment entsteht, wodurch eine Regelabweichung schnell aus
geregelt werden kann.
Eine alleinige Kombination eines elektronischen Gaspedals
mit der erfindungsgemäßen Regeleinrichtung ist zwar denk
bar, sinnvoll jedoch wird sie erst zusammen mit einer sog.
Antriebsschlußregelung, die auftretende Überschuß
momente, die vom Fahrer allein nicht vermieden werden
können, ausregeln kann, bevor schädliche Traktions-
und Seitenführungskraftverluste auftreten können.
Weitere Einzelheiten der Erfindung sind der nachstehenden
Beschreibung eines Ausführungsbeispiels zu entnehmen.
In der Zeichnung zeigt
Fig. 1 ein schematisches Schaltbild und
Fig. 2 ein Flußdiagramm
einer erfindungsgemäßen Einrichtung.
In dem nachstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel er
folgt die Steuerung bzw. Regelung des Antriebsmomentes
über den Verstellwinkel der Drosselklappe eines Vergasers;
in gleicher Weise könnte auch eine andere Größe, z. B. die
Kraftstoffeinspritzmenge oder der Zündwinkel oder eine
Kombination solcher Größen geregelt werden.
Das in Fig. 1 dargestellte schematische Schaltbild zeigt
die Kombination einer erfindungsgemäßen Regeleinrichtung
mit einem elektronischen Gaspedal und mit einer Antriebs
schlupfregelung.
Das elektronische Gaspedal besteht aus dem vom Fahrer zu
betätigenden Fahrpedal 1, aus einem die Fahrpedalstellung
in ein elektrisches, dem Drosselklappen-Verstellwinkel
zugeordnetes Sollwertsignal P Soll wandelnden Stellungs
geber 2, einem aus zwei Einzelkomparatoren 3, 4 be
tehenden (Fenster-) Komparator, in welchem das Sollwert
signal P Soll mit dem Istwert DK ist des Verstellwinkels
der Drosselklappe 6 eines nicht dargestellten Vergasers
einer Brennkraftmaschine verglichen wird und entsprechend
dem Vergleichsergebnis von den Ausgangssignalen 3 a, 4 a
des Komparators eine Stelleinrichtung 5 zum Vergrößern,
Verkleinern oder Konstanthalten des Drosselklappenver
stellwinkels angesteuert wird. Dieses elektronische Gas
pedal ist von der Funktion her eine reine Nachlauf
steuerung, in welche von einer gestrichelt umrandeten
Antriebsschlupfregelung 7 im Sinne einer Verkleinerung
des Drosselklappenverstellwinkels eingegriffen wird,
wenn ein Überschreiten deren Regelgrößen festgestellt
wird.
Soweit bis hierher beschrieben, handelt es sich um be
kannte Einrichtungen.
In diese bekannte Einrichtung ist eine weitere Regelein
richtung 8 integriert, deren Funktion später in einem
in Fig. 2 dargestellten Flußdiagramm dargelegt wird.
Dieser Regeleinrichtung 8 ist ein Differenzierglied 9
zugeordnet, welchem als Eingangssignal das Sollwert
signal P Soll zugeführt wird und dessen Ausgangssignal
die Verstellgeschwindigkeit v Pedal des Fahrpedals 1
repräsentiert. Dieses Signal wird in einem Komparator 10
mit einem fest vorgegebenen Schwellwert S verglichen.
Ist das Signal v Pedal größer als dieser Schwellwert, so
geht ein Ausgangssignal des Komparators 10 an die Regel
einrichtung 8, worauf in dieser ein Regelvorgang ausge
löst wird. Das Ausgangssignal des Komparators 1 be
deutet, daß das Fahrpedal 1 mit einer den Schwellwert S
übersteigenden Verstellgeschwindigkeit betätigt wurde,
was als Gasstoß gewertet wird.
Der Regeleinrichtung 8 werden verschiedene Eingangsgrößen
zugeführt, die den Regelvorgang beeinflussen. Sie werden
entsprechend ihrem Auftreten in dem anhand des in Fig. 2
gezeigten Flußdiagramms erläuterten Regelvorgang näher
beschrieben. Die Regeleinrichtung 8 kann sowohl als
spezielle analoge oder digitale Schaltung aufgebaut
werden oder durch einen Microprozessor mit entsprechen
dem Programm realisiert werden. Für das Ausführungs
beispiel wurde eine digitale Microprozessorlösung gewählt.
Fig. 2 zeigt ein Flußdiagramm für die bei einem Regel
vorgang der Regeleinrichtung 8 möglichen Schritte. Das
Flußdiagramm ist durch eine gestrichelte Linie geteilt.
Oberhalb dieser Linie ist im wesentlichen ein Flußdia
gramm des bekannten "elektronischen Gaspedals" dargestellt,
wobei der Istwert DK ist des Drosselklappenwinkels dem
durch das Fahrpedal vorgegebenen Sollwert P Soll nach
geführt wird. Ist der Istwert kleiner als der Sollwert, 20,
wird der Istwert stufenweise erhöht, 21, bis beide Werte
übereinstimmen. Ist der Istwert größer als der Sollwert,
wird der Istwert stufenweise verkleinert, 22, bis beide
Werte übereinstimmen. Ist der Istwert gleich dem Sollwert,
23, wird der Istwert solange konstant gehalten, bis wieder
eine Differenz beider Werte festgestellt wird.
Zusammen mit den Istwert-Abfragen wird ermittelt, ob ein
Ausgangssignal des Komparators 10 vorliegt, 24, d. h.,
ob ein Gasstoß mit einer Pedalverstellgeschwindigkeit vor
liegt, die größer als der Schwellwert S ist. Bei Vor
liegen eines Ausgangssignals des Komparators 10 beginnt
ein Regelvorgang in der Regeleinrichtung 8.
Der erste Schritt ist die Festlegung eines internen Soll
wertes DK Soll des Drosselklappenwinkels, 25. Dieser Soll
wert wird in Abhängigkeit von der Fahrzeuggeschwindigkeit
v F und der Umgebungstemperatur T Umg festgelegt, wie in
Fig. 1 in dem die Regeleinrichtung 8 darstellenden Kasten
angedeutet ist. In der weiteren Beschreibung werden Fig. 1
und Fig. 2 nebeneinander betrachtet.
Als interner Sollwert DK Soll - der immer kleiner oder
höchstens gleich dem vom Fahrpedal 1 vorgegebenen Soll
wert P Soll sein muß - wird bei einer Fahrzeuggeschwindig
keit v F unterhalb eines vorgegebenen Schwellwertes von
etwa 5 km/h, was als Anfahrvorgang gewertet wird,
- a) bei einer Umgebungstemperatur T Umg kleiner als beispielsweise +5°C (Temperaturschwellwert) ein dem Vortriebsmoment des Fahrzeuges auf eisiger Fahrbahn entsprechender Wert und
- b) bei einer Umgebungstemperatur T Umg größer als +5°C ein dem Vortriebsmoment des Fahrzeuges auf nasser Fahrbahn entsprechender Wert
vorgegeben.
Liegt die Fahrzeuggeschwindigkeit v F oberhalb des vor
gegebenen Schwellwertes, so wird als interner Sollwert
DK Soll der im Augenblick des Beginns des Ausgangssignals
des Komparators 10 vorliegende Istwert DK ist des Drossel
klappenwinkels eingesetzt.
Dieser interne Sollwert wird anschließend um einen Faktor F
erhöht, 26, z. B. mit diesem Faktor multipliziert. Der
Faktor F, der immer größer als "Eins" ist, wird in diesem
Ausführungsbeispiel der Einfachheit halber folgendermaßen
ermittelt:
er hat den Wert 1,2 dann, wenn entweder
- - die Fahrzeugquerbeschleunigung b q innerhalb eines bestimmten Bereiches (z. B. 0,05 g < b q < 0,15 g) liegt, oder
- - die Fahrzeuggeschwindigkeit v F unterhalb eines be stimmten Wertes (z. B. 5 km/h) liegt, oder
- - die Umgebungstemperatur T Umg unterhalb eines be stimmten Wertes (z. B. 0°C) liegt, oder
- - die Motortemperatur T Mot unterhalb eines bestimmten Wertes (z. B. 20°C) liegt, oder
- - die Temperatur eines Abgaskatalysators unterhalb eines bestimmten Wertes (z. B. 80°C) liegt.
Für jeden der genannten Werte ist ein in Fig. 1 nicht dar
gestellter Geber mit Schwellwertkomparator vorhanden. Die
Ausgangssignale dieser Geber werden über ein ODER-Glied 11
zusammengefaßt und der Regeleinrichtung 8 zugeführt. Liegt
wenigstens eine der genannten Bedingungen vor, so ist ein
Ausgangssignal des ODER-Gliedes 11 vorhanden, worauf der
Faktor F den Wert 1,2 annimmt, andernfalls beispielsweise
den Wert 2.
Anders als in diesem Ausführungsbeispiel ist auch denk
bar, jeweils die Momentanwerte der genannten Größen an
teilig zu einem Gesamtfaktor zusammenzufassen.
Nach einer Abfrage, ob der erhöhte Sollwert größer als
der vom Fahrpedal 1 vorgegebene Sollwert P Soll ist, 27,
und einer eventuellen Verminderung auf diesen Wert, 28,
folgt eine Nachführung des Istwertes DK ist bis zum Soll
wert DK Soll in Stufen Δ DK, 29, welche aus den Größen
Istwert DK ist , Motordrehzahl n M und mittlere Drehzahl
n A der angetriebenen Räder bestimmt werden. Diese Größen
werden der Regeleinheit 8 zugeführt, siehe Fig. 1. Aus
diesen Größen läßt sich ein Motorkennfeld darstellen bzw.
auswerten, so daß jede Stufe Δ DK einer Zugabe eines be
stimmten Motormomentes entspricht, wobei unter Berück
sichtigung des Drehzahlverhältnisses von Motor und ange
triebener Achse das gerade wirksame Antriebsmoment be
rücksichtigt werden kann.
Die stufenweise Verstellung der Drosselklappe 6 in
Öffnungsrichtung erfolgt dadurch, daß die Ansteuerung der
Stelleinrichtung 5 durch ein periodisches Rechtecksignal
8 a erfolgt, mit dem sowohl die Stufenhöhe Δ DK mittels der
Impulsdauer als auch die (mittlere) Anstiegsgeschwindigkeit
mittels der gesamten Periodendauer (Impulsdauer und Im
pulspause) vorgebbar ist.
Dieses Rechtecksignal 8 a erreicht die Stelleinrichtung 5
über eine Torschaltung 12 nur dann, wenn ein Ausgangs
signal 3 a des Komparators 3 vorliegt, welches signalisiert,
daß der Istwert DK ist des Drosselklappenwinkels kleiner
als der vom Fahrpedal 1 vorgegebene Sollwert P Soll ist, und
wenn kein Signal 7 a der ASR-Einheit 7 vorliegt, d. h.,
wenn keine ASR-Regelung stattfindet.
Eine Verstellung der Drosselklappe 6 in Schließrichtung
erfolgt entweder über ein Ausgangssignal 4 a des
Komparators 4, wenn der Istwert DK ist größer als der
Sollwert P Soll ist oder, wenn ein Signal 7 b der ASR-
Einheit 7 vorliegt. Beide Signale 4 a und 7 b gelangen
über ein ODER-Glied 13 zur Stelleinrichtung 5. Wie eine
Vergrößerung des Drosselklappenwinkels innerhalb eines
ASR-Zyklus erfolgt, ist in Fig. 1 nicht näher darge
stellt.
Während der stufenweisen Vergrößerung des Drosselklappen
winkels wird abgefragt, ob der Istwert DK ist noch kleiner
als der Sollwert DK Soll ist, 30, und ob eine ASR-Regelung
durchgeführt wird, 31, während deren Dauer jede weitere
Erhöhung des Drosselklappenwinkels durch die Regelein
richtung 8 gesperrt wird, 32.
Ist auf diese Weise der Istwert DK ist gleich dem Fahr
pedalsollwert P Soll geworden, so ist damit der Regel
vorgang beendet. Ist der Istwert DK ist , beispielsweise
infolge Rücknahme des Fahrpedals 1, größer als der Soll
wert P Soll geworden, 34, so ist nach Verkleinerung des
selben, 22, der Regelvorgang ebenfalls beendet und es
wird an den "Beginn" des Flußdiagramms zurückgekehrt.
Ist nach dem Abfrageschritt 34 der Istwert DK ist
(weder gleich, 33, noch größer, 34, als der Sollwert
P Soll ) kleiner als der Fahrpedalsollwert P Soll , so ist
der interne Sollwert DK Soll erreicht und es beginnt
nun eine vorgegebene Wartezeit t H von beispielsweise
200 ms, welche auf die Reaktionszeit des Motors auf die
Drosselklappenöffnung abgestimmt ist, 35. Spricht inner
halb dieser Wartezeit t H die Antriebsschlupfregelung
nicht an, 36, 37 (wenn doch, wird wie bei 37, 32 solange
eine Öffnung der Drosselklappe gesperrt, 36, 38), so
wird anschließend der momentan gültige interne Sollwert
DK Soll erneut mit dem Faktor F multipliziert und der
Regelvorgang setzt im Flußdiagramm bei Pos. 26 wieder
ein usw.
Auf diese Weise wird erreicht, daß auch bei einem
plötzlichen Durchtreten des Fahrpedals bis zum Anschlag
das Antriebsmoment gerade so schnell erhöht wird, wie
es die äußeren Bedingungen zulassen, und sofort eine
weitere Erhöhung gestoppt wird, wenn mittels anderer Ein
richtungen erfaßbare und ausregelbare Instabilitäten
auftreten. Dadurch werden die benötigten Regeldauern
verkürzt und die Zeiten stabilen Fahrverhaltens verlängert
und damit auch die Beschleunigung des Fahrzeuges ver
bessert.
Claims (13)
1. Vorrichtung zum Steuern wenigstens einer das Antriebs
moment einer Brennkraftmaschine eines Kraftfahrzeuges be
einflussenden Größe, mit einem Fahrpedal und einem die
Fahrpedalstellung in ein Sollwertsignal umwandelnden
Stellungsgeber 2, mit einem Komparator 3, 4, in welchem die
zu steuernde Größe (Istwert) mit dem Sollwertsignal ver
glichen wird, mit einer Stelleinrichtung S, welche ein
Signal zum Vergrößern der zu steuernden Größe abgibt,
wenn das Sollwertsignal den Istwert überschreitet, und
welche ein Signal zum Verkleinern der zu steuernden
Größe abgibt, wenn das Sollwertsignal den Istwert unter
schreitet, und mit einer Regeleinrichtung 7, welche die
das Antriebsmoment beeinflussende Größe regelt, wenn die
angetriebenen Räder des Kraftfahrzeuges zum Durchdrehen
neigen,
dadurch gekennzeichnet,
daß eine weitere Regeleinrichtung (8) vorgesehen ist,
- - welche einen Regelvorgang auslöst, wenn das Sollwertsignal (P Soll ) größer als der Istwert (DK ist ) der zu regelnden Größe ist und gleichzeitig die Sollwert-Vergrößerungsge schwindigkeit (v Pedal ) einen vorgebbaren Sollwert (S) über schreitet,
- - welche einen der Fahrzeuggeschwindigkeit (v F ) und/oder der Umgebungstemperatur (T Umg ) zugeordneten internen Sollwert (DK Soll ) für die zu regelnde Größe vorgibt,
- - welche den Istwert (DK ist ) mit einer von das Antriebs moment bestimmenden Größen (DK ist , n M , n A ) abhängigen Anstiegsgeschwindigkeit dem internen Sollwert (DK Soll ) nachführt,
- - welche nach Erreichen des internen Sollwertes (DK Soll ) den Istwert (DK ist ) für eine vorgegebene Haltezeit (t H ) konstant hält,
- - welche nach Ablauf der Haltezeit (t H ) den internen Sollwert (DK Soll ) um einen von wenigstens einer vorge gebenen Einflußgröße abhängigen Faktor (F) erhöht und anschließend den Istwert (DK ist ) wieder nachführt und für die Haltezeit (t H ) konstanthält und diese Arbeits schritte wiederholt,
- - bis der Istwert (DK ist ) gleich dem Sollwertsignal (P Soll ) ist und damit der Regelvorgang beendet ist, wobei der Regelvorgang unterbrochen wird, sobald und so lange die erste Regeleinrichtung (ASR) tätig ist.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß der vorgebbare Sollwert (S) ein Festwert ist.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß der vorgebbare Sollwert (S) von der Fahrzeugge
schwindigkeit (v F ) und von der Umgebungstemperatur (T Umg. )
abhängig ist.
4. Vorrichtung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß als interner Anfangs-Sollwert (DK Soll ) ein Wert vor
gegeben wird, der dem um einen bestimmten Betrag erhöhten
Vortriebsmoment auf eisiger Fahrbahn entspricht, wenn die
Fahrzeuggeschwindigkeit (v F ) unterhalb eines vorgegebenen
Geschwindigkeitsschwellwertes und die Umgebungstemperatur
(T Umg ) unterhalb eines vorgegebenen Temperaturschwellwertes
liegen.
5. Vorrichtung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß als interner Anfangssollwert (DK Soll ) ein Wert vorge
geben wird, der dem um einen bestimmten Betrag erhöhten
Vortriebsmoment auf nasser Fahrbahn entspricht, wenn die
Fahrzeuggeschwindigkeit (v F ) unterhalb eines vorgegebenen
Geschwindigkeitsschwellwertes und die Umgebungstemperatur
(T Umg ) oberhalb eines vorgegebenen Temperaturschwellwertes
liegen.
6. Vorrichtung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß als interner Anfangssollwert (DK Soll ) der um einen bestimmten Betrag erhöhte Istwert (DK ist )
im Augenblick des Auftretens des Auslösesignals vorge
geben wird, wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit (v F ) oberhalb
eines vorgegebenen Geschwindigkeitsschwellwertes liegt.
7. Vorrichtung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Anstiegsgeschwindigkeit, mit der der Istwert
(DK ist ) dem Sollwert (DK Soll ) nachgeführt wird, dem Ist
wert (DK ist ), der Motordrehzahl (n M ) der Brennkraftmaschine
und der Drehzahl (n A ) der angetriebenen Räder des Kraft
fahrzeuges zugeordnet ist und durch ein ihr zugeordnetes
Taktverhältnis des Eingangssignals der Stelleinrichtung
eingestellt wird.
8. Vorrichtung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Faktor (F), um welchem der interne Sollwert
(DK Soll ) erhöht wird, größer als "EINS" ist.
9. Vorrichtung nach Anspruch 8,
dadurch gekennzeichnet,
daß eine Einflußgröße für die Bemessung des Faktors (F)
die Fahrzeugquerbeschleunigung (b q ) ist, deren Ver
größerung eine Verkleinerung des Faktors (F) bewirkt.
10. Vorrichtung nach Anspruch 8,
dadurch gekennzeichnet,
daß eine Einflußgröße für die Bemessung des Faktors (F)
die Fahrzeuggeschwindigkeit ist, deren Vergrößerung eine
Vergrößerung des Faktors (F) bewirkt.
11. Vorrichtung nach Anspruch 8,
dadurch gekennzeichnet,
daß eine Einflußgröße für die Bemessung des Faktors (F)
die Umgebungstemperatur (T Umg ) ist, deren Erhöhung eine
Vergrößerung des Faktors (F) bewirkt.
12. Vorrichtung nach Anspruch 8,
dadurch gekennzeichnet,
daß eine Einflußgröße für die Bemessung des Faktors (F)
die Motortemperatur (T Mot ) ist, deren Erhöhung eine Ver
größerung des Faktors (F) bewirkt.
13. Vorrichtung nach Anspruch 8,
dadurch gekennzeichnet,
daß eine Einflußgröße für die Bemessung des Faktors (F)
die Temperatur eines Katalysators ist, unterhalb dessen
für eine ordnungsgemäße Funktion erforderlicher Temperatur
der Faktor (F) auf seinem Minimalwert gehalten wird.
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