DE3804012A1 - Verfahren zum verhindern des ueberdrehens einer brennkraftmaschine - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Verhindern des Überdrehens einer Brennkraftmaschine mit einer elektronischen Regeleinrichtung, bei der in Abhängigkeit von Betriebs­ kenngrößen und einer Fahrpedalstellung eine der Brennkraftma­ schine zuzuführende Kraftstoffmenge zugemessen wird und bei dem bei einer auftretenden Störung im Regelkreis durch Ände­ rung der Kraftstoffmenge die Drehzahl auf eine Notbetriebs­ drehzahl abgesenkt wird.

Bei Brennkraftmaschinen der vorgenannten Art wird die Fahr­ pedalstellung mittels eines Fahrpedalweggebers gemessen und über zwischenliegende Übertragungsglieder an ein elektro­ nisches Steuergerät weitergegeben, welches unter Berücksich­ tigung weiterer betriebsspezifischer Parameter zum Zweck der Kraftstoffzumessung einen Stellmotor an einer Drosselklappe bzw. an einer Dieseleinspritzpumpe ansteuert. Eine mechanische Verbindung, wie sie sonst in Form eines Fahrpedal-Gestänges gegeben war, zwischen Fahrpedal und Stellmotor besteht also nicht mehr.

Eine Störung im Signalweg zwischen Fahrpedalweggeber und elektronischem Steuergerät bzw. eine Unterbrechung dieses Signalweges, z.B. durch Ausfall eines der oben erwähnten dazwischenliegenden Übertragungsglieder (Geber, Leitung, Analog-/Digital-Wandler) hat zur Folge, daß die Brenn­ kraftmaschine während der Störung mit nicht vom Fahrer be­ einflußbarer Drehzahl weiter betrieben wird, wobei das Fahrzeug durchgehen kann. Bei bekannten Einrichtungen zur elektronischen Regelung von Brennkraftmaschinen wird die Erkennung einer Störung im Regelkreis dazu verwendet, die Drehzahl auf die Leerlaufdrehzahl abzusenken. Diese Maß­ nahme kann, da sie während des Fahrbetriebs ohne Vor­ warnung für den Fahrer erfolgt, zu einer erheblichen Be­ einträchtigung der Fahrsicherheit führen.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Überdrehen einer Brenn­ kraftmaschine der vorstehend genannten Art zu verhindern und einen sicheren Betrieb während der Dauer einer Störung im Fahrpedalweggeber sowie im Signalweg zwischen Fahr­ pedalweggeber und Steuergerät unter Berücksichtigung der Reaktionen eines Durchschnittsfahrers zu gewährleisten.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 genannten Merkmale gelöst. Weitere Ausgestaltungen und Vorteile der Erfindung gehen aus den Unteransprüchen und der Beschreibung hervor.

Während des normalen Betriebszustandes einer Brennkraft­ maschine gibt der Fahrer über das Fahrpedal eine bestimmte Stellung vor, die von einem Fahrpedalweggeber aufgenommen und über zwischengeschaltete Übertragungsglieder an ein elektronisches Steuergerät weitergegeben wird. Im Steuer­ gerät werden außer der Fahrpedalstellung noch weitere, betriebsspezifische Parameter aufgenommen und ausge­ wertet. Das Ergebnis dieser Auswertung gelangt als An­ steuersignal an einen Stellmotor, der, je nach Art der Brennkraftmaschine, eine Drosselklappe verstellt oder die Kraftstoffmengeneinstellung an einer Dieseleinspritz­ pumpe vornimmt.

Wird die Brennkraftmaschine bei konstanter Fahrpedal­ stellung mit einer Drehzahl oberhalb ihrer Leerlauf­ drehzahl betrieben, so ist eine eventuelle Störung im Signalweg zwischen Fahrpedalweggeber und Steuergerät oder an diesen, die ein Signal innerhalb eines zulässigen Be­ reichs liefert, für den Fahrer nicht erkennbar. Erst zu einem Zeitpunkt, wenn der Fahrer die augenblickliche Dreh­ zahl durch eine Zurücknahme der Fahrpedalstellung in Richtung auf die Leerlaufdrehzahl absenken will, um z.B. seine Fahrgeschwindigkeit durch eine langsame Verringerung dem Verkehrsfluß anzupassen, wird diese Störung als solche für ihn erkennbar, da die Brennkraftmaschine nicht auf die geänderte Fahrpedalstellung anspricht. Eine weitere Störungs­ möglichkeit besteht in einem selbsttätigen Erhöhen der Drehzahl und damit in einer Beschleunigung trotz gleich­ bleibender Fahrpedalstellung infolge eines fehlerhaften Fahrpedalsignals. Daraus resultiert die Gefahr eines un­ kontrollierten Motorbetriebs, bzw. des sog. Durchgehens.

Die Reaktion eines Durchschnittsfahrers auf diese uner­ wartete Situation ist eine Betätigung der Bremse. Da das ständige Vernichten des Motorüberschußmomentes durch Be­ tätigen der Bremse bis zum Ausfall der Bremsanlage führen kann oder das Fahrzeug infolge blockierender Vorder­ räder nicht mehr lenkfähig sein kann, nutzt das er­ findungsgemäße Verfahren die Tatsache des immer noch oberhalb des Leerlaufdrehzahlwertes liegenden Fahr­ pedalsignals und der sich anschließenden erstmaligen Betätigung der Bremse dazu aus, den augenblicklichen Drehzahlwert zu speichern und als obere Drehzahlschranke zu verwenden. Gleichzeitig wird, um ein durch den Fahrer eventuell im Schreck verursachtes zu starkes Abbremsen mit der daraus resultierenden Gefahr für den nachfolgen­ den Verkehr zu vermeiden, die gerade gespeicherte Drehzahl für eine vorbestimmte, aus Erfahrungswerten gewonnene, Zeitdauer beibehalten. Nach Ablauf dieser Verzögerungs­ zeit gibt das Steuergerät entsprechende Signale an das Stellglied der Brennkraftmaschine für ein nach einer vor­ gegebenen Funktion erfolgendes Absenken der Drehzahl­ schranke auf eine geregelte Notbetriebsdrehzahl. Die Funktion, nach der die Drehzahlabsenkung durchgeführt wird, kann aus Gründen der Einfachheit vorzugsweise eine lineare Funktion sein. Es ist aber auch jede andere für das Fahr­ verhalten günstige Funktion denkbar.

Die Notbetriebsdrehzahl muß einen für einen Übergangsbe­ trieb bis zur Beendigung der Störung geeigneten Wert auf­ weisen, d.h. sie muß ausreichend hoch über der Leerlauf­ drehzahl der Brennkraftmaschine liegen, um einen vorüber­ gehenden Betrieb mit Notlaufeigenschaften zu gewähr­ leisten. Für Fahrzeuge, die mit einem automatischen Ge­ triebe ausgerüstet sind, bedeutet dies, daß die Notbe­ triebsdrehzahl mindestens so hoch gewählt werden muß, daß ein Wandler eines automatischen Getriebes ein für Notlaufeigenschaften ausreichendes Moment zur Verfügung stellt. Andererseits darf die Notbetriebsdrehzahl aber auch nur so hoch gewählt werden, daß ein sicheres Be­ herrschen des Fahrzeugs mit der Bremse noch möglich ist.

Eine zweite, bei erkannter Störung und losgelassener Bremse anzufahrende, Notbetriebsdrehzahl soll einen Fahr­ betrieb mit automatischen Getrieben auch an Steigungen sicher ermöglichen.

Nach Beendigung der Störung wird die Betriebsdrehzahl, analog zum vorher beschriebenen Absenken, vom Steuer­ gerät über eine vorgegebene Funktion wieder auf den fahr­ pedalsignalabhängigen Drehzahlwert angehoben. Danach ist dann wieder regulärer Betrieb mit Beeinflussung der Brenn­ kraftmaschine über das Fahrpedal vorgesehen.

Liegt der Fall einer erkennbaren Störung, z.B. durch Leitungsunterbrechung,vor, d.h. liegt das Fahrpedalsignal außerhalb eines zulässigen Bereichs, so kann das Lösen der Bremse dazu verwendet werden, die Motordrehzahl ge­ regelt auf eine zweite, höherliegende Notbetriebsdrehzahl anzuheben.

Das Verfahren sei anhand der Zeichnungen beschrieben. Es zeigt

Fig. 1 schematisch eine Anordnung zur Durchführung des Verfahrens,

Fig. 2 ein Beispiel für den Ablauf des Verfahrens bei unerkannter Störung,

Fig. 3 ein Beispiel für den Ablauf des Verfahrens bei erkannter Störung.

In Fig. 1 ist schematisch eine Anordnung zur Durchführung des Verfahrens dargestellt. Ein Fahrpedalweggeber 2 nimmt die Stellung eines Fahrpedals 1 auf und gibt sie über Übertragungsglieder 3 a, 3 b, ... an ein Steuergerät 4. Bei­ spiele für solche Übertragungsglieder sind Verstärker, Analog-/Digitalwandler oder die Leitungen selbst. Unter Berücksichtigung verschiedener, hier nicht näher be­ schriebener, betriebsspezifischer Parameter P und des Fahr­ pedalsignals S an seinen Eingang errechnet das Steuer­ gerät 4 die passende Größe für das Signal des Stell­ glieds 5 (z.B. für einen Stellmotor), das die Kraftstoff­ zumessung für die Brennkraftmaschine 6 vornimmt. Je nach Art der Brennkraftmaschine kann dies über die Einstellung einer Drosselklappe oder über die Steuerung einer Diesel­ einspritzpumpe erfolgen. Die Einleitung und Durchführung des vorstehend beschriebenen erfindungsgemäßen Verfahrens erfolgt durch das Steuergerät 4 unter Berücksichtigung des Fahrpedalsignals S, der Betätigung der Bremse 7 und der Betriebsdrehzahl n.

Fig. 2 zeigt beispielhaft einen Ablauf des erfindungs­ gemäßen Verfahrens. Auf der Ordinate ist die Drehzahl n der Brennkraftmaschine aufgetragen, die Abszisse stellt den zeitlichen Ablauf t dar.

Direkt darunter, im gleichen zeitlichen Maßstab, ist der Verlauf der Bremsbetätigung und des Fahrpedalsignals S zu sehen. Das Fahrpedalsignal S liegt im gesamten zeit­ lichen Verlauf innerhalb eines zulässigen Bereiches S _zul . Zum Zeitpunkt t ₀ wird die Bremse betätigt und leitet damit das erfindungsgemäße Verfahren ein. Zum Zeitpunkt t ₂ des Loslassens der Bremse wird der Störbetrieb dann wieder beendet.

Im normalen Zustand wird die Brennkraftmaschine mit wechselnden Drehzahlen entsprechend der Fahrpedalstellung betrieben. Zum Zeitpunkt t ₀ setzt das Verfahren nach erfolgter Störung durch Betätigung der Bremse ein. Zu diesem Zeitpunkt läuft die Brennkraftmaschine mit der momentanen Drehzahl n _m . Dieser Wert wird anstelle der Ab­ regeldrehzahl n _ab als obere Drehzahlschranke n _ms ge­ speichert und für die Verzögerungszeit t _v beibehalten. Nach Ablauf der Verzögerungszeit t _v beginnt die durch das Steuergerät verursachte Absenkung der Drehzahlschranke n _ms auf eine über der Leerlaufdrehzahl n _LL liegende Not­ betriebsdrehzahl n _o . Dieses Absenken geschieht nach einer vorgegebenen, hier als linear gezeigten, Funktion und ist zum Zeitpunkt t ₁ beendet. Der Notbetrieb dauert bis zur Beendigung der Bremsung zum Zeitpunkt t ₂ an. Danach wird die Drehzahl, sofern das Fahrpedalsignal S innerhalb eines zulässigen Bereiches S _zul zwischen seinem Minimal­ wert S _min und seinem Maximalwert S _max liegt, auf den im Steuergerät gemäß der Fahrpedalstellung errechneten Dreh­ zahlwert nach vorgegebener Funktion, hier wieder als lineare Funktion gezeigt, angehoben und ab dem Zeitpunkt t ₃ setzt der normale Betriebszustand mit Regelung durch das Fahrpedal wieder ein. Ebenso wird die Drehzahlschranke wieder auf ihren ursprünglichen Wert, nämlich die Ab­ regeldrehzahl n _ab , angehoben.

In Fig. 3 ist ein Beispiel für den Ablauf des Verfahrens im Falle einer erkannten Störung zu sehen. Wieder sind, wie in Fig. 2, untereinander die Diagramme für den Dreh­ zahlverlauf, die Betätigung der Bremse und den Verlauf des Fahrpedalsignals, aufgetragen über der Zeitachse, zu sehen.

Nach einem normalen Betrieb der Brennkraftmaschine mit wechselnden Drehzahlen und der Abregeldrehzahl n _ab als oberer Drehzahlschranke, wie schon in Fig. 2 beschrieben, setzt das Verfahren zum Zeitpunkt t _S ein. Auslöser ist dabei das Verlassen eines zulässigen Bereichs S _zul durch das Fahrpedalsignal S. Dieser Zustand kann sofort als Störung, z.B. durch Leitungsunterbrechung im Signalweg, erkannt werden. Wie schon zuvor beschrieben, wird wieder die momentane Drehzahl n _m anstelle der Abregeldrehzahl n _ab als obere Drehzahlschranke n _ms gespeichert und für die Verzögerungszeit t _vs beibehalten. Dann wird die Drehzahl­ schranke n _ms nach einer vorgegebenen Funktion, z.B. einer linearen Funktion, auf eine oberhalb der Notbetriebs­ drehzahl n _o liegende zweite Notbetriebsdrehzahl n _{o 2} abge­ senkt und die Motordrehzahl auf diesen Wert eingeregelt. Wird während dieses Vorganges, z.B. zum Zeitpunkt t ₀, die Bremse betätigt, dann wird sofort die Notbetriebsdrehzahl n _o angefahren. Ein Betätigen der Bremse während des Stör­ betriebs, z.B. zum Zeitpunkt t ₀ und t ₅, löst also keine Verzögerungszeit t _vs aus, sondern regelt die vorge­ schriebene Notbetriebsdrehzahl unverzüglich ein.

Ein Lösen der Bremse, hier gezeigt zum Zeitpunkt t ₂ (das Fahrpedalsignal S liegt immer noch außerhalb des zulässigen Bereiches S _zul ), regelt die Motordrehzahl nach einer hier als linear gezeigten vorgegebenen Funktion auf die höher liegende, zweite Notbetriebsdreh­ zahl n _{o 2} ein. Ein erneutes Betätigen der Bremse, zum Zeitpunkt t ₅, senkt die Drehzahl, ebenfalls nach einer vorgegebenen Funktion, wieder auf die Notbetriebsdreh­ zahl n _o ab. Dieses Vorgehen kann sich dann mehrmals wiederholen, solange das Fahrpedalsignal S außerhalb des zulässigen Bereiches S _zul liegt. Die zweite, höher­ liegende Notbetriebsdrehzahl n _{o 2} dient dazu, nicht nur einen normalen Notbetrieb durchzuführen, sondern auch zu ermöglichen, daß z.B. Fahrzeuge mit Automatikge­ trieben auch Bergstrecken im Notbetrieb befahren können. Es wird also mit Hilfe der Bremse zwischen zwei unter­ schiedlichen Drehzahlen hin- und hergeschaltet.

Claims (7)

1. Verfahren zum Verhindern des Überdrehens einer Brenn­ kraftmaschine mit einer elektronischen Regeleinrichtung, bei dem in Abhängigkeit von Betriebskenngrößen und einer Fahrpedalstellung eine der Brennkraftmaschine zuzuführende Kraftstoffmenge zugemessen wird und bei dem bei einer auf­ tretenden Störung im Regelkreis durch Änderung der Kraft­ stoffmenge die Drehzahl auf eine Notbetriebsdrehzahl abge­ senkt wird, dadurch gekennzeichnet, daß bei einem Motorbetrieb oberhalb der Leerlaufdrehzahl (n _LL ) bei einer auftretenden Störung im Signalweg zwischen Fahrpedalweggeber (2) und elektronischem Steuergerät (4) die Motordrehzahl derart beeinflußt wird, daß nach Be­ tätigung der Bremse (7)

• a) die augenblickliche Drehzahl (n _m ) anstelle der Abregeldrehzahl (n _ab ) als obere Drehzahl­ schranke (n _ms ) für die Brennkraftmaschine ge­ speichert wird,
• b) diese obere Drehzahlschranke (n _ms ) für eine vorbestimmte Zeitdauer (t _v ) beibehalten wird,
• c) anschließend die Drehzahlschranke nach einer vorgegebenen Funktion auf eine Notbetriebsdrehzahl (n _o ) abgesenkt und die Motordrehzahl auf diese Notbetriebs­ drehzahl (n _o ) eingeregelt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, daß bei einer Störung mit einem Fahrpedalsignal (S) außerhalb eines zulässigen Bereiches (S _zul ) und nach Lösen der Bremse (7) die Motordrehzahl nach einer vorge­ gebenen Funktion auf eine zweite, oberhalb der Notbe­ triebsdrehzahl (n _o ) liegende, Notbetriebsdrehzahl (n _{o 2}) angehoben wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, daß nach Beendigung der Bremsbetätigung bei einem Fahr­ pedalsignal (S) innerhalb eines zulässigen Bereiches (S _zul ) eine fahrpedalsignalabhängige Drehzahl nach einer vorge­ gebenen Funktion wieder eingeregelt wird.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 3 , dadurch gekennzeichnet, daß nach Beendigung der Bremsbetätigung bei einem Fahrpedalsignal (S) innerhalb des zulässigen Bereiches (S _zul ) die Abregeldrehzahl (n _ab ) als obere Drehzahl­ schranke eingestellt wird.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4 , dadurch gekennzeichnet, daß die Notbetriebsdrehzahl (n _o ) über der Leerlaufdrehzahl (n _LL ) der Brennkraftmaschine (6) liegt.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5 , dadurch gekennzeichnet, daß die Notbetriebsdrehzahl (n _o ) so liegt, daß vom Wandler eines automatischen Getriebes ein zum Fahrbetrieb noch ausreichendes Moment geliefert wird und die zweite Notbetriebsdrehzahl (n _{o 2}) oberhalb der Notbetriebsdrehzahl (n _o ) liegt.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4 , dadurch gekennzeichnet, daß die Funktion zur Einstellung der Drehzahl eine lineare Funktion ist.