EP0155993B1 - Einrichtung zur Herabsetzung von Fahrzeuglängsdynamik-Instabilitäten - Google Patents

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EP0155993B1
EP0155993B1 EP84112347A EP84112347A EP0155993B1 EP 0155993 B1 EP0155993 B1 EP 0155993B1 EP 84112347 A EP84112347 A EP 84112347A EP 84112347 A EP84112347 A EP 84112347A EP 0155993 B1 EP0155993 B1 EP 0155993B1
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    • F02D2250/00—Engine control related to specific problems or objectives
    • F02D2250/28—Control for reducing torsional vibrations, e.g. at acceleration

Definitions

  • the invention relates to a device for reducing unwanted accelerations in a vehicle according to the preamble of claim 1.
  • undesired periodic acceleration changes can also be caused by accelerating by pressing the accelerator pedal.
  • the accelerations are transmitted to the driver, who thus causes an undesired change in the position of the accelerator pedal.
  • the entire vibration system which includes the vehicle with elasticities in the drive train, masses to be accelerated and moments of inertia as well as the power output of the internal combustion engine according to the operating point in the torque / speed characteristic and other factors, can be dynamically unstable. This can lead to an oscillation in which, in extreme cases, almost the entire accelerator pedal travel is involuntary (Bonanza effect).
  • An electrically acting control device for the fuel metering system of an internal combustion engine limits the rate of change of the throttle valve opening angle depending on the prevailing speed of the internal combustion engine. This is to improve the mixture composition and reduce pollutant emissions.
  • the limiting device is implemented as a feedback comparator amplifier with an integrator. A reduction in unwanted accelerations with the known device is not disclosed there.
  • a disadvantage of these known damping measures is that the accelerator pedal adjustments, which are arbitrarily triggered by the driver, are also only implemented with a delay in corresponding positions of the actuator. This damper in the connection between the accelerator pedal and the actuator thus causes an undesirable delay in the response behavior of the internal combustion engine.
  • there are coordination difficulties of the damper since the periodic vibration to be damped in the connection between the accelerator pedal and the engine depends on the vehicle type and — for a given vehicle type — on the gear selected.
  • this known method for apparently improving the longitudinal stability of the vehicle is also ineffective if the disturbing excitations of the vibrations are not initiated via the accelerator pedal, but at other points, for example through shifting or clutching processes or bumps on the road.
  • a fail-safe speed control circuit for a stationary internal combustion engine which has a voltage-controlled oscillator which continues to oscillate at a medium frequency in the event of failure of the pulse sequence obtained from the speed signal, in order to avoid engine runaway.
  • differentiators and limiters are used in a known manner after amplification.
  • the invention is therefore based on the object of developing a device according to the generic term in such a way that harmful effects of the longitudinal vehicle dynamics instabilities are effectively reduced regardless of the point of attack of the interferences, the parameters of which can be set uncritically and which do not noticeably deteriorate the response behavior of the internal combustion engine to arbitrary accelerator pedal actuation.
  • the solution is based on the principle that a suitable signal is derived from the engine speed, which signal is fed back to the steeper of the fuel-air mixture in the sense of a regulation to a minimal jerk of the vehicle.
  • a suitable signal is derived from the engine speed, which signal is fed back to the steeper of the fuel-air mixture in the sense of a regulation to a minimal jerk of the vehicle.
  • the changes in the speed of the engine are recorded and if they are disturbing, ie not due to the driver can be recognized arbitrarily triggered, implemented in opposite position changes of the actuator.
  • arbitrary accelerator pedal changes by the driver are not dampened by the device.
  • this damping of the vehicle longitudinal dynamics instabilities is carried out using electrical means, in that an electrical voltage is derived from the engine speed, which voltage is then differentiated and transmitted via an amplitude limiter amplifier.
  • this amplitude limiter amplifier is particularly advantageously limited to approximately 50% of the working range of the adjustment of the actuator. This ensures reliable compensation of interference vibrations, on the other hand, the compensation does not have a disadvantageous effect on the driver's arbitrary acceleration and deceleration processes.
  • This device is particularly advantageously combined with a conventional device for electrical adjustment of the actuator by the accelerator pedal.
  • the signal emitted by the limiter amplifier is expediently coupled in at the output of the device for electrical adjustment of the actuator by the accelerator pedal (E-gas).
  • an accelerator pedal (accelerator pedal) is designated 1, the position of which is converted into an electrical position signal via an electrical position transmitter 2.
  • This signal is amplified with an amplifier 3 and converted into a corresponding position of an electromechanical actuator 4, which determines the fuel-air mixture of an internal combustion engine 5.
  • a speed sensor 6 is connected to a rotatable element of the motor and supplies an electrical speed signal corresponding to the motor speed.
  • This speed signal is converted into a proportional voltage in a speed-voltage converter.
  • This voltage is differentiated in a differentiator 8, which can be realized by a conventional resistance capacitor combination, and fed to an amplitude limiter amplifier 9.
  • the amplifier amplifies approximately linearly as long as its output voltage does not exceed a predetermined voltage range. The amplifier no longer amplifies beyond this range, but its output voltage is kept constant at a maximum value.
  • This limiter circuit can be implemented in the usual way with a Zener diode.
  • the output signal of the amplitude limiter amplifier is coupled into the signal flow path of the E-gas device at a coupling point 11.

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Description

  • Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Herabsetzung von ungewollten Beschleunigungen in einem Fahrzeug nach der Gattung des Anspruchs 1.
  • Insbesondere bei Fahrzeugen mit Antrieb durch Verbrennungsmotore mit steiler Drehmoment/Drehzahl-Kennlinie und mit weicher Auslegung des Antriebsstranges - typischerweise Merkmale bei Verwendung von Dieselmotoren - können beim willkürlichen Beschleunigen durch Betätigung des Gaspedals außerdem unerwünschte periodische Beschleunigungsänderungen hervorgerufen werden. Die Beschleunigungen werden auf den Fahrer übertragen, der damit eine unerwünschte Stellungsänderung des Gaspedals hervorruft. Das gesamte Schwingungssystem, welches das Fahrzeug mit Elastizitäten im Antriebsstrang, zu beschleunigende Massen und Trägheitsmomente sowie die Leistungsabgabe des Verbrennungsmotors entsprechend dem Betriebspunkt in der Drehmoment/Drehzahlkennlinie und weitere Faktoren umfaßt, kann dynamisch instabil sein. Damit kann es zu einer aufklingenden Schwingung kommen, bei der im Extremfall fast der gesamte Gaspedalstellweg unwillkürlich durchlaufen wird (Bonanza-Effekt).
  • Um dieser unerwünschten Erscheinung abzuhelfen, hat man bereits versucht, die LängsSchwingungen des Fahrzeug/Fahrersystems dadurch zu dämpfen, daß das Gaspedal über ein Verzögerungsglied mit dem Steiler in Verbindung steht, welcher das Kraftstoff-Luftgemisch des Verbrennungsmotors steuert. Das Verzögerungsglied wurde insbesondere durch einen hydraulischen Dämpfer verwirklicht (DE-C-843 625).
  • Eine elektrisch wirkende Steuereinrichtung für das Kraftstoffzumeßsystem einer Brennkraftmaschine nach der DE-C2-2 751 125 begrenzt die Änderungsgeschwindigkeit des Drosselklappenöffnungswinkels abhängig von der herrschenden Drehzahl der Brennkraftmaschine. Dadurch soll die Gemischzusammensetzung verbessert und der Schadstoffausstoß verringert werden. Die Begrenzungseinrichtung ist gemäß einer Ausführungsform als rückgekoppelter Komparator-Verstärker mit einem Integrator realisiert. Eine Herabsetzung ungewollter Beschleunigungen mit der bekannten Einrichtung ist dort nicht offenbart.
  • Nachteilig bei diesen bekannten Dämpfungsmaßnahmen ist, daß auch die willkürlich durch den Fahrer ausgelösten Verstellungen des Gaspedals ebenfalls nur verzögert in entsprechende Positionen des Stellers umgesetzt werden. Durch diesen Dämpfer in der Verbindung zwischen Gaspedal und Steller tritt somit eine unerwünschte Verzögerung im Ansprechverhalten des Verbrennungsmotors ein. Hinzu kommen Abstimmungsschwierigkeiten des Dämpfers, da die in der Verbindung zwischen Gaspedal und Motor zu dämpfende periodische Schwingung von dem Fahrzeugtyp und- bei gegebenen Fahrzeugtyp - von dem eingelegten Gang abhängt. Grundsätzlich ist darüber hinaus diese bekannte Methode zur scheinbaren Verbesserung der Fahrzeuglängsstabilität wirkungslos, wenn die störenden Anregungen der Schwingungen nicht über das Gaspedal eingeleitet werden, sondern an anderen Stellen, beispielsweise durch Schalt- oder Kupplungsvorgänge oder Fahrbahn-Unebenheiten.
  • Aus der US-A-4 346 776 ist eine Einrichtung zur Beeinflussung der Drosselklappenverstellung in Abhängigkeit von der Motordrehzahl und des Ansaugdruckes unter Zwischenschaltung eines Differenziergliedes bekannt. Dabei erfolgt jedoch eine positive Rückführung des differenzierten Fahrpedal-Stellungssignals und des überlagerten Drehzahl/Geschwindigkeits-Signals auf die Drosselklappenstelleinrichtung, um das trägere Ansprechen des Fahrzeugs bei höherer Drehzahl/Geschwindigkeit auf den Beschleunigungswunsch auszugleichen. Durch die positive Rückkopplung erfolgt eine Mitkopplung, welche die hier in Rede stehenden unerwünschten Effekte noch verstärkt.
  • Aus der US-A-3 724 433 ist weiter eine ausfallsichere Drehzahlregelschaltung für eine stationäre Brennkraftmaschine bekannt, die einen spannungsgesteuerten Oszillator aufweist, der bei Ausfall der aus dem Drehzahlsignal gewonnenen Impulsfolge mit einer mittleren Frequenz weiterschwingt, um das Durchgehen des Motors zu vermeiden. Zur Impulsformung werden dabei in bekannter Weise nach der Verstärkung Differenzierer und Begrenzer eingesetzt.
  • Ferner ist es bekannt, bei der Regelung des Betriebsverhaltens von Brennkraftmaschinen, insbesondere der Gemischzusammensetzung, in aufeinanderfolgenden Arbeitstakten ein von den Schwankungen des Brennraumdruckes abhängiges Laufunruhesignal aus den Winkelgeschwindigkeitsschwankungen der Kurbelwelle zu gewinnen (US-A-4 161 162). Die dort bei der Diskussion des Standes der Technik erwähnten Frequenzfilter dienen zur Unterdrückung unerwünschter überlagerter Frequenzen und entsprechen nicht einem Amplituden-Begrenzer-Verstärker.
  • Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Einrichtung nach dem Gattungsbegriff derart weiterzubilden, daß schädliche Auswirkungen der Fahrzeuglängsdynamik-Instabilitäten unabhängig von der Angriffsstelle der Störeinflüsse wirksam vermindert, deren Parameter unkritisch einstellbar sind und welche das Ansprechverhalten des Verbrennungsmotors auf willkürliche Gaspedalbetätigung nicht spürbar verschlechtert.
  • Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt mit den im kennzeichnenden Teil des Hauptanspruchs angegebenen Maßnahmen.
  • Die Lösung beruht auf dem Prinzip, daß aus der Motordrehzahl ein geeignetes Signal abgeleitet wird, welches zu dem Steiler des Kraftstoff-Luftgemisches im Sinne einer Regelung auf minimalen Ruck des Fahrzeugs, rückgeführt wird. Hierzu werden die Drehzahländerungen des Motors erfaßt und wenn sie als störend, d. h. nicht durch den Fahrer willkürlich ausgelöst erkannt werden, in gegenläufige Stellungsänderungen des Stellers umgesetzt. Willkürliche Gaspedaländerungen durch den Fahrer werden jedoch durch die Einrichtung nicht dämpfend beeinflußt. Im einzelnen wird diese Dämpfung der Fahrzeuglängsdynamik-Instabilitäten mit elektrischen Mitteln durchgeführt, indem von der Motordrehzahl eine elektrische Spannung abgeleitet wird, welche anschließend differenziert und über einen Amplituden-Begrenzer-Verstärker übertragen wird.
  • Nach Anspruch 2 wird der Eingriff dieses Amplituden-Begrenzer-Verstärkers besonders zweckmäßig auf ca. 50 % des Arbeitsbereichs der Verstellung des Stellers begrenzt. Damit ist eine sichere Kompensation von Störschwingungen gewährleistet, andererseits wirkt sich die Kompensation nicht nachteilig bei willkürlichen Beschleunigungs- und Verzögerungsvorgängen durch den Fahrer aus.
  • Besonders zweckmäßig wird diese Einrichtung mit einer üblichen Einrichtung zur elektrischen Verstellung des Stellers durch das Gaspedal kombiniert. Dabei erfolgt die Einkopplung des von dem Begrenzer-Verstärker abgegebenen Signals zweckmäßig am Ausgang der Einrichtung zur elektrischen Verstellung des Stellers durch das Gaspedal (E-Gas). - Bei dieser Kombination ist der Zusatzaufwand für die Einrichtung zum Herabsetzen der störenden Auswirkungen von Fahrzeuglängsdynamik-Instabilitäten besonders niedrig, da die Verstellung des Stellers mit elektromechanischen Mitteln erfolgt.
  • Die Erfindung wird im folgenden anhand einer Zeichnung mit einer Figur erläutert, in der ein Signalflußbild der Einrichtung in Verbindung mit einer E-Gaseinrichtung dargestellt ist:
  • In Fig. 1 ist ein Gaspedal (Fahrpedal) mit 1 bezeichnet, dessen Stellung über einen elektrischen Stellungsgeber 2 in ein elektrisches Stellungssignal umgewandelt wird. Dieses Signal wird mit einem Verstärker 3 verstärkt und in eine entsprechende Position eines elektromechanischen Stellers 4 umgewandelt, welcher das Kraftstoff-Luftgemisch eines Verbrennungsmotors 5 bestimmt.
  • Mit dieser herkömmlichen E-Gas Einrichtung ist folgende Einrichtung zur Herabsetzung von Fahrzeuglängsdynamik-Instabilitäten gekoppelt :
  • Mit einem drehbaren Element des Motors steht ein Drehzahlsensor 6 in Verbindung, der ein elektrisches Drehzahlsignal entsprechend der Motordrehzahl liefert. Dieses Drehzahlsignal wird in einem Drehzahl-Spannungswandler in eine proportionale Spannung umgesetzt. Diese Spannung wird in einem Differenzierglied 8, welches durch eine übliche Widerstandskondensatorkombination realisiert sein kann, differenziert und einem Amplituden-Begrenzer-Verstärker 9 zugeführt. Wie mit der in dem Begrenzer-VerstärkerBlock angedeuteten Kennlinie 10 dargestellt ist, verstärkt der Verstärker annähernd linear, solange seine Ausgangsspannung einen vorgegebenen Spannungsbereich nicht überschreitet. Über diesen Bereich hinaus verstärkt der Verstärker aber nicht mehr, sondern seine Ausgangsspannung wird konstant auf einem maximalen Wert gehalten. Diese Begrenzerschaltung kann in üblicher Weise mit einer Zener-Diode realisiert werden.
  • Das Ausgangssignal des Amplituden-Begrenzer-Verstärkers wird an einer Koppelstelle 11 in den Signalflußweg der E-Gaseinrichtung eingekoppelt.
  • Mit dieser Einrichtung werden periodische Schwingungen, die auf Fahrzeuglängsdynamik-Instabilitäten zurückzuführen sind, wie es sich gezeigt hat praktisch vollständig ausgeregelt, da jede Drehzahländerung des Motors eine gegenläufige Änderung der Stellerposition sofort hervorruft, so daß das Kraftstoff-Luftgemisch im kompensierenden Sinne beeinflußt wird. - Bei Betätigung des Gaspedals 1 hingegen, die eine gewünschte Änderung der Motordrehzahl durch Beeinflussung des Kraftstoff-Luftgemischs über den Steller hervorrufen soll wirkt der Amplituden-Begrenzer-Verstärker 9 begrenzend, so daß kein die Motordrehzahl kompensierendes Signal über die Koppelstelle 11 in den Steller 4 eingespeist wird. Der Fahrer merkt daher praktisch nicht, daß er mit einer Einrichtung zur Herabsetzung der Fahrzeuglängsdynamik-Instabilitäten fährt.

Claims (2)

1. Einrichtung zur Herabsetzung von ungewollten Beschleunigungen in einem Fahrzeug mit elektrischer Übertragung der Fahrpedalstellung auf das Brennstoffzumeßglied, wobei ein von der Fahrpedalstellung abgeleitetes Spannungssignal über eine Koppelstelle (11) einem Steiler zugeführt ist, dadurch gekennzeichnet, daß an einen Drehzahlsensor (6) zur Erfassung der Motordrehzahl ein Drehzahl-Spannungswandler angekoppelt ist, dessen Ausgangsspannung differenziert und einem Amplituden-Begrenzer-Verstärker (9) zugeführt ist und die Ausgangsspannung des Amplituden-Begrenzer-Verstärkers (9) negativ auf die Koppelstelle rückgeführt ist, wobei der Amplituden-Begrenzer-Verstärker (9) die Ausgangsspannung innerhalb eines vorgegebenen Spannungsbereiches annähernd linear verstärkt.
2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Eingriff des Amplituden-Begrenzer-Verstärkers in die Verstellung des Stellers auf ca. 50 % des Arbeitsbereiches der Verstellung begrenzt ist.
EP84112347A 1984-03-03 1984-10-13 Einrichtung zur Herabsetzung von Fahrzeuglängsdynamik-Instabilitäten Expired EP0155993B1 (de)

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DE19843408002 DE3408002A1 (de) 1984-03-03 1984-03-03 Einrichtung zur herabsetzung von fahrzeuglaengsdynamik-instabilitaeten

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EP0155993A3 EP0155993A3 (en) 1986-02-19
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