DE3914167A1 - Sicherheitssystem fuer eine kraftfahrzeug-brennkraftmaschine - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Sicherheitssystem für eine Kraft­ fahrzeug-Brennkraftmaschine nach dem Oberbegriff des Patent­ anspruchs 1. Insbesondere handelt es sich zum Feststellen von Fehlern und Anomalitäten in einem Regelsystem der Brennkraft­ maschine und zum Anhalten der Maschine.

Aus der japanischen Patentanmeldung mit der Offenlegungsnummer 61-8 435 ist ein Fehlererkennungssystem bekannt, bei welchem Drosselklappenpositions-Feststellungseinrichtungen vorgesehen sind, um den Öffnungsgrad einer Drosselklappe festzustellen. Ein Fahrpedalsensor ist vorgesehen, um den Grad des Nieder­ drückens des Fahrpedals in Übereinstimmung mit dessen Betäti­ gung festzustellen. Wenn die Drosselklappenpositions-Feststel­ lungseinrichtungen ein Ausgangssignal abgeben, welches ein Öff­ nen der Drosselklappe anzeigt, während das Fahrpedalsignal bei Null liegt, wird vom System festgestellt, daß die Drosselklap­ penpositions-Feststellungseinrichtungen kaputt sind.

In einem Maschinensteuerungssystem, in welchem die Drosselklap­ pe über einen Schrittmotor in Übereinstimmung mit dem Grad des Niederdrückens des Fahrpedals eingestellt wird, ist ein solches Fehlererkennungssystem ungeeignet. Wenn das Betriebssystem für den Schrittmotor ausfällt, so kann die Drosselklappe nicht mehr gesteuert werden. Dies kann unangenehme Fahrsituationen herauf­ beschwören, so zum Beispiel da, wenn die Maschinendrehzahl extrem ansteigt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Sicherheitssystem für eine Kraftfahrzeug-Brennkraftmaschine aufzuzeigen, bei wel­ chem Fehler oder Abnormalitäten sicher feststellbar sind. Ins­ besondere soll der Grad des Niederdrückens des Fahrpedals in eine Beziehung zum Ausgangsmoment der Maschine gesetzt werden, um so gefährliche Fahrsituationen zu vermeiden.

Gemäß der vorliegenden Erfindung wird ein Sicherheitssystem für eine Brennkraftmaschine eines Kraftfahrzeugs aufgezeigt, das mit einem Fahrpedal zum Steuern der Drosselklappe der Maschine und einem Getriebe ausgerüstet ist, um Leistung von der Maschine auf die Räder zu übertragen. Es ist ein Fahr­ pedalsensor vorgesehen, um den Grad des Niederdrückens des Fahrpedals festzustellen und ein dementsprechendes Fahrpedal­ signal abzugeben. Ein Drehmomentsensor ist vorgesehen, um das Ausgangsmoment des Getriebes abzutasten und ein Drehmomentsig­ nal abzugeben, welches dem festgestellten Drehmoment entspricht. Komparatoreinrichtungen sind vorgesehen, um das festgestellte Drehmoment (gemäß dem Drehmomentsignal) mit einem vorbestimm­ ten Minimalwert zu vergleichen und ein Fehlersignal dann abzu­ geben, wenn das festgestellte Drehmoment größer als der vor­ bestimmte Minimalwert ist. Stoppeinrichtungen sind vorgesehen, die auf das Fehlersignal hin den Betrieb der Maschine unter­ brechen.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung umfaßt das System weiterhin einen Maschinendrehzahlsensor zum Feststellen der Maschinendrehzahl und zum Abgeben eines Maschinendrehzahl­ signals. Weiterhin ist ein Betätigungsorgan vorgesehen, welches auf das Fahrpedalsignal und das Maschinendrehzahlsignal die Drosselklappe betätigt.

Weitere erfinderische Merkmale ergeben sich aus den Unteransprü­ chen und der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungs­ formen der Erfindung, die im folgenden anhand von Abbildungen näher erläutert werden. Hierbei zeigen:

Fig. 1 eine schematische Darstellung einer Anordnung, in wel­ cher die Erfindung Anwendung findet,

Fig. 2 ein Blockdiagramm einer Steuereinheit dieses Systems, und

Fig. 3 ein Flußdiagramm zur Erläuterung der Wirkungsweise des erfindungsgemäßen Systems bzw. zur Erläuterung des er­ findungsgemäßen Verfahrens.

Wie in Fig. 1 gezeigt, ist eine Maschine 1 für ein Kraftfahr­ zeug mit einem Kühlmittel-Temperatursensor 3 und einem Maschi­ nendrehzahlsensor 2 (Kurbelwinkelsensor) 4 versehen. Die Lei­ stung der Maschine 1 wird auf die Antriebsräder über ein Getrie­ be 2 übertragen, in welchem ein Drehmomentsensor 5 angeordnet ist. Ein Ansaugkanal 6 der Maschine 1 ist mit einer Drossel­ klappe 7 ausgestattet. An der Drosselklappe 7 ist ein Positions­ sensor 8 angeordnet. Die Drosselklappe 7 wird über ein Drossel­ klappenbetätigungsorgan 9, z. B. einen Schrittmotor, eingestellt. Ein Fahrpedalsensor 11 ist vorgesehen, um den Grad des Nieder­ drückens eines Fahrpedals 10 abzutasten.

Wenn das Fahrpedal 10 niedergedrückt wird, so gibt der Fahr­ pedalsensor 11 ein Fahrpedalsignal ab, welches einer Steuer­ einheit 12 zugeführt wird. Abhängig von diesem Signal versorgt die Steuereinheit 12 das Drosselklappenbetätigungsorgan 9 mit einem Treibersignal.

Die Steuereinheit 12 umfaßt ein Eingangs-Interface 12 a, welchem Signale vom Maschinendrehzahlsensor 4, vom Drehmomentsensor 5, vom Drosselklappenpositionssensor 8 und vom Fahrpedalsensor 11 zugeführt werden. Ein Signal vom Kühlmittel-Temperatursensor 3 wird dem Eingangs-Interface 12 a über einen A/D-Wandler zugeführt. Eine CPU 12 b verarbeitet diese Eingangssignale und gibt Aus­ gangssignale über ein Ausgangs-Interface 12 c aus. Die Ausgangs­ signale werden beispielsweise dem Drosselklappenbetätigungs­ organ 9 und einem Verteiler 17 des Zündsystems zugeführt. Das Eingangs-Interface 12 a, die CPU 12 b, das Ausgangs-Interface 12 c, ein ROM 12 e und ein RAM 12 f sind untereinander über einen Bus 12 d verbunden.

In Fig. 2 ist ein Blockdiagramm der Steuereinheit 12 zum Fest­ stellen von Fehlern im Steuersystem der Maschine vorgesehen. Ausgangssignale vom Maschinendrehzahlsensor 4 und Fahrpedal­ sensor 11 werden einem Soll-Drosselklappenöffnungsgradabschnitt 13 zugeführt. Der Soll-Drosselklappenöffnungsgradabschnitt 13 leitet einen Soll-Öffnungsgrad für die Drosselklappe 7 in Über­ einstimmung mit diesen Signalen aus einer Tabelle ab, die im ROM 12 e gespeichert ist. Ein Treiber 14 vergleicht den Soll- Drosselklappenöffnungsgrad und den Ist-Drosselklappenöffnungs­ grad, der vom Drosselklappenpositionsfühler 8 abgetastet wird, und gibt ein Betätigungssignal zum Ansteuern des Drosselklap­ penbetätigungsorgans 9 ab. Auf diese Weise wird die Drossel­ klappe auf den Soll-Öffnungsgrad eingeregelt.

Die Kühlmitteltemperatur aus dem Kühlmittel-Temperatursensor 3 kann dem Treiber 14 zur Steigerung der Regelgenauigkeit zugeführt werden.

Das Ausgangssignal vom Beschleunigungspedalsensor 11 und das Ist-Drehmomentsignal vom Drehmomentsensor 5 werden einem Feh­ lererkennungsabschnitt 15 zugeführt. Im Normalzustand wird, wenn das Fahrpedal 10 losgelassen wird, um die Drosselklappe 7 zu schließen, der Ausgangswert des Drehmomentsensors 5 mini­ mal. Wenn aber das Drosselklappen-Regelsystem mit den Einrich­ tungen 13 und 14 und dem Betätigungsorgan 9 ausfällt oder sich in einem Unnormalzustand befindet, so wird die Drosselklappe 7 nicht geschlossen, so daß der Ausgang des Drehmomentsensors 5 nicht auf den Minimalwert absinkt. Wenn in dem System der Grad des Niederdrückens des Fahrpedals Null ist und das Ausgangs­ moment, welches mit einer vorbestimmten Zeitverzögerung abgegeben wird, einen Wert aufweist, der oberhalb eines vorbestimmten Minimalwertes liegt, so gibt der Fehlererkennungsabschnitt 15 ein Fehlersignal ab. Wenn der vorbestimmte Wert bei Null liegt, wird das Fehlersignal immer dann abgegeben, wenn das Ausgangs­ drehmoment positiv ist. Das Fehlersignal wird einem Zünd-Aus­ schaltabschnitt 12 zugeführt, der die Zuführung eines Zündsig­ nals zum Verteiler 17 des Zündsystems unterbricht, so daß die Maschine anhält.

Fig. 3 zeigt die Arbeitsweise der Steuereinheit 12 gemäß dem vorliegenden Sicherheitsystem.

In einem Schritt S 101 wird der Grad des Niederdrückens des Fahr­ pedals 10 vom Fahrpedalsensor 11 abgetastet. In einem Schritt S 102 wird die Maschinendrehzahl vom Maschinendrehzahlsensor 4 abgetastet. In einem Schritt S 103 wird ein Soll-Öffnungsgrad für die Drosselklappe in Übereinstimmung mit dem festgestellten Drosselklappenöffnungsgrad und der Maschinendrehzahl unter Zu­ hilfenahme einer Tabelle hergeleitet. In einem Schritt S 104 wird das Ist-Drehmoment über den Drehmomentsensor 5 festgestellt. In einem Schritt S 105 wird abgefragt, ob der Grad des Nieder­ drückens des Fahrpedals 10 Null ist oder nicht. Wenn dies der Fall ist (das Fahrpedal wird nicht niedergedrückt), so schrei­ tet das Programm zu einem Schritt S 106 fort. Bis das Fahrpedal nicht niedergedrückt wird, kehrt das Programm jedoch zum Schritt S 101 zurück.

Im Schritt S 106 wird abgefragt, ob der nach einer vorbestimm­ ten Zeitverzögerung festgestellte Ausgang größer ist als ein vorbestimmter Minimalwert oder nicht. Wenn der Ausgang größer ist als der vorbestimmte Minimalwert, so schreitet das Programm zu einem Schritt S 107 fort, in welchem das Zündsignal unter­ brochen wird, um die Maschine anzuhalten. Wenn dies jedoch nicht der Fall ist (der Ausgang ist im Schritt S 107 nicht positiv), so kehrt das Programm zum Schritt S 101 zurück.

In Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung wird ein Feh­ ler bzw. wird ein unnormales Verhalten durch einen Vergleich des Grades des Niederdrückens des Fahrpedals mit dem Ausgangs­ moment des Getriebes festgestellt, um die Maschine zu stoppen. Wenn somit das Regelsystem für die Drosselklappe nicht korrekt funktioniert, so kann ein unzulässiges Ansteigen der Maschinen­ drehzahl bzw. der Fahrzeuggeschwindigkeit vermieden werden.

Claims (2)

1. Sicherheitssystem für eine Kraftfahrzeug-Brennkraftmaschine eines Kraftfahrzeugs mit einem Fahrpedal (10) zum Einstellen einer Drosselklappe (7) einer Brennkraftmaschine (1) und mit einem Getriebe (2) zum Übertragen der Leistung der Maschine zu Antriebsrädern, gekennzeichnet durch
einen Fahrpedalsensor (11) zum Feststellen des Grads des Niederdrückens des Fahrpedals (10) und zum Abgeben eines Fahrpedalsignals,
einen Drehmomentsensor (5) zum Feststellen des Ausgangs­ drehmomentes des Getriebes (2) und zum Abgeben eines Dreh­ momentsignals, welches das abgetastete Drehmoment darstellt,
Komparatoreinrichtungen (14) zum Vergleichen des fest­ gestellten Drehmoments aus dem Drehmomentsignal mit einem vorbestimmten Minimalwert und zum Abgeben eines Fehlersig­ nals dann, wenn das festgestellte Drehmoment größer als der vorbestimmte Minimalwert ist, und durch
Stoppeinrichtungen (16), die auf das Fehlersignal hin den Betrieb der Brennkraftmaschine (1) unterbrechen.

2. System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Maschinendrehzahlsensor (4) zum Feststellen der Maschinen­ drehzahl und zum Abgeben eines Maschinendrehzahlsignals und ein Betätigungsorgan (9) vorgesehen sind, welches auf das Fahrpedalsignal und das Maschinendrehzahlsignal hin die Drosselklappe (7) einstellen.