DE4118375A1 - Sicherheitsschaltung fuer eine einrichtung zum steuern der leistung einer brennkraftmaschine - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Sicherheitsschaltung für eine Einrichtung zum Steuern der Leistung einer Brennkraftmaschine eines Kraftfahrzeugs mit einem Stellglied, wobei ein erstes Signal ableitbar ist, das im Bereich der Leerlaufstellung des Stellgliedes einen ersten logischen Zustand und außerhalb dieses Bereichs einen zweiten logischen Zustand einnimmt.

Einrichtungen zum Steuern der Leistung einer Brennkraftmaschine dienen dazu, eine Sollwertvorgabe, beispielsweise die Stellung des Gaspedals oder eine selbsttätige Regelung der Fahrzeuggeschwindigkeit, auf das Leistungsstellglied der Brennkraftmaschine zu übertragen, wobei das Leistungsstellglied beispielsweise eine Drosselklappe oder ein Stellglied an einer Dieseleinspritzpumpe sein kann. In allen Fällen ist zu verhindern, daß durch eine Fehlfunktion einer derartigen Einrichtung das Kraftfahrzeug entgegen dem Willen des Fahrers beschleunigt wird.

Eine besonders einfache und unabhängig von der Einrichtung zum Steuern der Leistung arbeitende Sicherheitsschaltung ist aus DE 28 39 467 C3 bekannt. Diese Sicherheitsschaltung besteht im wesentlichen aus zwei Schaltern, die zueinander parallel im Stromkreis des Kraftstoffpumpenrelais oder eines anderen für den Betrieb der Brennkraftmaschine erforderlichen Verbrauchers angeordnet sind. Der eine Schalter ist in der Leerlaufstellung des Gaspedals geöffnet, während der andere Schalter geöffnet wird, sobald sich die Verstelleinrichtung einen vorgegebenen Betrag aus ihrer Leerlaufstellung bewegt. Wird bei dieser bekannten Sicherheitsschaltung durch einen Defekt die Verstelleinrichtung aus der Leerlaufstellung herausbewegt, während sich das Gaspedal in Leerlaufstellung befindet, wird die Brennkraftmaschine abgeschaltet.

Eine Verbesserung dieser Sicherheitsschaltung ist durch DE 32 38 218 A1 bekanntgeworden und besteht darin, daß in Reihe mit dem Pedalkontakt ein Sicherheitskontakt vorgesehen ist, der durch mechanische Beaufschlagung des Gaspedals aus seiner Leerlaufstellung schließbar ist. Dadurch reagiert die Sicherheitsschaltung auch dann, wenn - beispielsweise durch Federbruch - das Gaspedal trotz einer Entlastung durch den Fuß des Fahrers nicht in seine Leerlaufstellung zurückkehren sollte.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein ungewolltes Beschleunigen des Kraftfahrzeugs im Zusammenhang mit Einrichtungen zur Steuerung der Leistung mit Sicherheit auch dann zu verhindern, wenn die Leerlaufstellung des Gaspedals als Schaltkriterium nicht zusätzlich zur Verfügung steht. Letzteres ist beispielsweise bei Anlagen zur Geschwindigkeitsregelung der Fall. Auch bei E-Gas-Anlagen, bei welchen zwar die Steuerung der Leistung elektrisch erfolgt, die Bewegung des Gaspedals zu einem Steuergerät jedoch mechanisch übertragen wird, kann eine Erkennung der Leerlaufstellung des Gaspedals nicht ohne zusätzlichen Aufwand erfolgen.

Die erfindungsgemäße Sicherheitsschaltung ist dadurch gekennzeichnet, daß ein zweites Signal ableitbar ist, das bei unbetätigter Fahrzeugbremse einen ersten logischen Zustand und bei betätigter Fahrzeugbremse einen zweiten logischen Zustand einnimmt, und daß das erste und das zweite Signal derart logisch verknüpft sind, daß die Leistung der Brennkraftmaschine, vorzugsweise auf 0, reduziert wird, wenn sich das Stellglied außerhalb des Leerlaufbereichs befindet und die Fahrzeugbremse betätigt wird.

Die erfindungsgemäße Sicherheitsschaltung funktioniert unabhängig von den zum Steuern der Leistung vorgesehenen Einrichtungen und kann in einfacher Weise kostengünstig realisiert werden. Eine Kombination der erfindungsgemäßen Sicherheitsschaltung mit weiteren Maßnahmen zur Erhöhung der Sicherheit gegenüber einer Fehlsteuerung ist möglich. Zum Abschalten der Antriebskraft des Kraftfahrzeugs sind im Rahmen der Erfindung verschiedene Maßnahmen möglich. Außer einem Abschalten der Brennkraftmaschine - beispielsweise durch ein Abschalten der Kraftstoffpumpe oder der Zündung - ist auch ein Trennen einer im Stellglied angeordneten Kupplung möglich, so daß auch bei einer Fehlsteuerung des Stellgliedes die Leistung der Brennkraftmaschine reduziert wird.

Mit der erfindungsgemäßen Sicherheitsschaltung wird die natürliche Fahrer-Reaktion dahingehend ausgenutzt, daß ein Fehlverhalten einer Anlage zur Steuerung der Leistung der Brennkraftmaschine korrigiert wird. Da bei intakter Anlage spätestens nach Betätigung der Fahrzeugbremse das Stellglied aus seiner momentanen Position in die Leerlaufposition läuft, kann nach einer Verzugszeit auf einen Fehler geschlossen und eine Reaktion auf den Fehler eingeleitet werden.

Eine Weiterbildung der Erfindung besteht darin, daß das zweite Signal ferner den zweiten logischen Zustand einnimmt, wenn die Fahrzeugkupplung geöffnet wird. Dadurch wird bei Kraftfahrzeugen mit einem Schaltgetriebe eine weitere Erhöhung der Sicherheit vorgenommen.

Eine vorteilhafte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Sicherheitsschaltung besteht darin, daß der erste logische Zustand des ersten und des zweiten Signals der logische Zustand 0 ist und daß das erste und das zweite Signal einer Oder-Schaltung zuführbar sind, deren Ausgangssignal im Fall eines logischen Zustands 0 die Abschaltung der Antriebskraft bewirkt. Diese kann in einfacher Weise dadurch realisiert werden, daß das erste Signal von einem mit dem Stellglied mechanisch verbundenen Schalter gebildet ist, der außerhalb des Bereichs der Leerlaufstellung offen ist, daß das zweite Signal von einem mechanisch mit der Fahrzeugbremse verbundenen Schalter gebildet wird, der bei betätigter Fahrzeugbremse offen ist, und daß die Schalter zueinander parallel im Stromkreis eines für den Betrieb der Brennkraftmaschine erforderlichen elektrischen Verbrauchers angeordnet sind.

Durch die in weiteren Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind weitere vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen der im Hauptanspruch angegebenen Erfindung möglich.

Die Erfindung läßt zahlreiche Ausführungsformen zu. Zwei davon sind schematisch in der Zeichnung anhand mehrerer Figuren dargestellt und nachfolgend beschrieben. Es zeigt:

Fig. 1 ein erstes Ausführungsbeispiel und

Fig. 2 ein zweites Ausführungsbeispiel.

Gleiche Teile sind in den Figuren mit gleichen Bezugszeichen versehen.

Bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 sind zwei Pfade 1, 2 zur Verbindung der Klemme Kl.15 des Bordnetzes mit einer Einrichtung 3 zum Abschalten der Antriebskraft vorgesehen. Die Einrichtung 3 kann beispielsweise aus dem Kraftstoffpumpenrelais oder einem Schalter im Zündstromkreis bestehen. Ferner ist auch die Verwendung einer schaltbaren Kupplung möglich. Im Pfad 1 ist ein Schalter 4 angeordnet, der mit einem nicht dargestellten Stellglied, beispielsweise mit der Drosselklappe, derart verbunden ist, daß der Schalter 4 im Bereich der Leerlaufstellung leitend bzw. geschlossen und außerhalb dieses Bereichs offen ist.

Im Pfad 2 sind zwei weitere Schalter 5, 6 angeordnet, die mit der Kraftfahrzeugkupplung und der Fahrzeugbremse bzw. deren Betätigungseinrichtungen verbunden sind. Dabei sind die Schalter 5, 6 geschlossen, wenn die Kupplung eingerückt bzw. die Fahrzeugbremse nicht betätigt ist. Sobald der Fahrer auf das Kupplungs- bzw. das Bremspedal tritt, wird der Schalter 5 bzw. der Schalter 6 geöffnet.

Wird das Gaspedal sehr schnell in die Leerlaufstellung gebracht, so folgt das Stellglied dieser Bewegung verzögert. Wird während dieses Zeitraums das Kupplungs- oder Bremspedal getreten, würde an sich eine Abschaltung der Brennkraftmaschine erfolgen, ohne daß ein Fehler dazu Anlaß gibt. Bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 wird jedoch davon ausgegangen, daß die Schalteinrichtung 3 mit einer gewissen Trägheit behaftet ist, so daß ein unnötiges Abschalten der Brennkraftmaschine nicht auftritt.

Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung können die von den Schaltern 4, 5, 6 erzeugten Signale auch zu weiteren Sicherheitsmaßnahmen verwendet werden, insbesondere zu einer Plausibilitätsprüfung beispielsweise mit Hilfe eines Mikroprozessors 7. Da Einzelheiten einer derartigen Prüfung zum Verständnis der vorliegenden Erfindung nicht beitragen, werden diese nicht weiter erläutert.

Fig. 2 zeigt außer dem zweiten Ausführungsbeispiel die wesentlichen Komponenten einer Einrichtung zum Steuern der Leistung einer Brennkraftmaschine, wie sie beispielsweise in sogenannten E-Gas-Anlagen oder in Anlagen zur Regelung der Geschwindigkeit verwendet werden. Dabei besteht die erfindungsgemäße Sicherheitsschaltung im wesentlichen aus zwei Operationsverstärkern 11, 12, von denen der eine 11 als Komparator und der andere 12 als Invertierer geschaltet ist. Der Komparator erhöht über einen Spannungsteiler 11′ und 11′′ eine Referenzspannung.

Das Stellglied 13 für die Drosselklappe 14 weist einen Motor 15, eine Kupplung 16 und ein mit der Drosselklappenwelle gekoppeltes Potentiometer 17 auf. Am Schleifer des Potentiometers 17 ist entsprechend der Drosselklappenstellung eine Spannung abnehmbar, welche über eine Eingangsschaltung 18 dem Komparator 11 und einem Mikroprozessor 19 zugeleitet wird. Die Eingangsschaltung enthält beispielsweise einen Impedanzwandler und ein Filter zur Unterdrückung von Störungen.

Die Ausgänge des Mikroprozessors 19 sind über eine Endstufe und einen Lageregler 20 mit dem Motor 15 des Stellgliedes verbunden. Über eine Signalaufbereitungsschaltung 21 werden von Eingängen 22 Eingangssignale zugeführt. Die Funktion des Mikroprozessors 19, des Stellgliedes 13 und der zugeordneten Schaltungen ist an sich hinreichend bekannt und braucht im Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung nicht näher erläutert zu werden. Zur Überwachung der damit gebildeten Steuer- bzw. Regeleinrichtung wird ein ohnehin zum Schalten der Bremslichter 23 vorhandener Bremsschalter 24 verwendet.

Dieser ist einerseits an die Klemme Kl.15 des Bordnetzes und andererseits an den Eingang des Invertierers 12 und an einen Eingang der Signalaufbereitungsschaltung 21 angeschlossen. Die Ausgänge des Komparators 11 und des Invertierers 12 sind miteinander verbunden und bilden eine sogenannte verdrahtete Oder-Schaltung, die über eine Leitung 25 und ein Flip-Flop 26 mit einem im einzelnen nicht dargestellten Betätigungsglied für die Kupplung 16 und über eine Leitung 27 mit dem Eingang eines externen Überwachungssystems 28 verbunden ist.

Werden die Fahrzeugbremse und damit der Bremsschalter 24 betätigt, während sich die Drosselklappe 14 außerhalb der Leerlaufstellung befindet, bewirkt das Signal an den Ausgängen des Komparators 11 und des Invertierers 12 ein Setzen des Flip-Flops 26 und ein Trennen der Kupplung 16. Durch eine nicht dargestellte Rückstellfeder wird die Drosselklappe 14 in die Leerlaufstellung gezogen, worauf der Schleifer des Potentiometers 17 in die entsprechende Endstellung gerät und eine Spannung abgibt, welche der Leerlaufstellung zugeordnet ist. Durch die speichernde Wirkung des Flip-Flops 26 wird die Kupplung 16 allerdings erst wieder geschlossen, wenn die Fahrzeugbremse gelöst, der Bremsschalter 24 geöffnet und das Flip-Flop 26 rückgesetzt wird.

Das externe Überwachungssystem 28 reagiert erst nach einer Verzugszeit auf das Signal an den Ausgängen des Komparators 11 und des Invertierers 12, beispielsweise durch eine Kraftstoffabschaltung.

Das in Fig. 2 dargestellte Ausführungsbeispiel ist derart ausgelegt, daß die Leistungsreduzierung durch Trennen der Kupplung 16 unmittelbar nach Betätigung des Bremsschalters 24 erfolgt, selbst wenn eine Rückkehr der Drosselklappe in die Leerlaufstellung aufgrund eines intakten Regelkreises an sich möglich, wegen der Trägheit des Stellgliedes 13 jedoch noch nicht abgeschlossen ist. Sollte jedoch nach Ablauf der Verzugszeit die Drosselklappe 14 noch immer nicht die Leerlaufstellung erreicht haben, so erfolgt eine endgültige Abschaltung mit Hilfe des externen Überwachungssystems 28.

Claims (9)

1. Sicherheitsschaltung für eine Einrichtung zum Steuern der Leistung einer Brennkraftmaschine eines Kraftfahrzeugs mit einem Stellglied, wobei ein erstes Signal ableitbar ist, das im Bereich der Leerlaufstellung des Stellgliedes einen ersten logischen Zustand und außerhalb dieses Bereichs einen zweiten logischen Zustand einnimmt, dadurch gekennzeichnet, daß ein zweites Signal ableitbar ist, das bei unbetätigter Fahrzeugbremse einen ersten logischen Zustand und bei betätigter Fahrzeugbremse einen zweiten logischen Zustand einnimmt, und daß das erste und das zweite Signal derart logisch verknüpft sind, daß die Leistung der Brennkraftmaschine, vorzugsweise auf 0, reduziert wird, wenn sich das Stellglied außerhalb des Leerlaufbereichs befindet und die Fahrzeugbremse betätigt wird.

2. Sicherheitsschaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das zweite Signal ferner den zweiten logischen Zustand einnimmt, wenn die Fahrzeugkupplung geöffnet wird.

3. Sicherheitsschaltung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der erste logische Zustand des ersten und des zweiten Signals der logische Zustand 0 ist und daß das erste und das zweite Signal einer Oder-Schaltung zuführbar sind, deren Ausgangssignal im Fall eines logischen Zustands 0 die Abschaltung der Antriebskraft bewirkt.

4. Sicherheitsschaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das erste Signal von einem mit dem Stellglied mechanisch verbundenen Schalter (4) gebildet ist, der außerhalb des Bereichs der Leerlaufstellung offen ist, daß das zweite Signal von einem mechanisch mit der Fahrzeugbremse verbundenen Schalter (6) gebildet wird, der bei betätigter Fahrzeugbremse offen ist, und daß die Schalter (4, 6) zueinander parallel im Stromkreis eines für den Betrieb der Brennkraftmaschine erforderlichen elektrischen Verbrauchers (3) angeordnet sind.

5. Sicherheitsschaltung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß weitere Sicherheitsmaßnahmen vorgesehen sind, insbesondere Plausibilitätsprüfungen mit Hilfe eines Prozessors (7).

6. Sicherheitsschaltung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das verknüpfte Signal einem von der Einrichtung zum Verstellen der Leistung unabhängigen Überwachungssystem (28) zuführbar ist.

7. Sicherheitsschaltung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das verknüpfte Signal über einen Speicher (26) einer steuerbaren Trenneinrichtung (16) zur Unterbrechung der Stellansteuerung zuführbar ist und daß der Speicher (26) mit Hilfe eines Signals von einem mit der Fahrzeugbremse verbundenen Schalter (24) rücksetzbar ist.

8. Sicherheitsschaltung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die steuerbare Trenneinrichtung eine in dem Stellglied (13) zwischen einem Motor (15) und einer Drosselklappe (14) angeordnete steuerbare Kupplung (16) ist.

9. Sicherheitsschaltung nach den Ansprüchen 6 und 7, dadurch gekennzeichnet, daß das der steuerbaren Trenneinrichtung (16) zugeführte Signal unverzögert wirksam ist und daß das Überwachungssystem (28) mit einer Verzögerung reagiert.