EP0378736A1 - Lastverstelleinrichtung - Google Patents

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EP0378736A1
EP0378736A1 EP89103838A EP89103838A EP0378736A1 EP 0378736 A1 EP0378736 A1 EP 0378736A1 EP 89103838 A EP89103838 A EP 89103838A EP 89103838 A EP89103838 A EP 89103838A EP 0378736 A1 EP0378736 A1 EP 0378736A1
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EP
European Patent Office
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control element
element part
actuator
idle
control
Prior art date
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EP89103838A
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English (en)
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EP0378736B1 (de
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Manfred Pfalzgraf
Gerd Hickmann
Eberhard Mausner
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Mannesmann VDO AG
Original Assignee
Mannesmann VDO AG
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Publication date
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Publication of EP0378736B1 publication Critical patent/EP0378736B1/de
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D31/00—Use of speed-sensing governors to control combustion engines, not otherwise provided for
    • F02D31/001—Electric control of rotation speed
    • F02D31/002—Electric control of rotation speed controlling air supply
    • F02D31/003—Electric control of rotation speed controlling air supply for idle speed control
    • F02D31/004—Electric control of rotation speed controlling air supply for idle speed control by controlling a throttle stop
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D11/00—Arrangements for, or adaptations to, non-automatic engine control initiation means, e.g. operator initiated
    • F02D11/06—Arrangements for, or adaptations to, non-automatic engine control initiation means, e.g. operator initiated characterised by non-mechanical control linkages, e.g. fluid control linkages or by control linkages with power drive or assistance
    • F02D11/10—Arrangements for, or adaptations to, non-automatic engine control initiation means, e.g. operator initiated characterised by non-mechanical control linkages, e.g. fluid control linkages or by control linkages with power drive or assistance of the electric type
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F02D11/06—Arrangements for, or adaptations to, non-automatic engine control initiation means, e.g. operator initiated characterised by non-mechanical control linkages, e.g. fluid control linkages or by control linkages with power drive or assistance
    • F02D11/10—Arrangements for, or adaptations to, non-automatic engine control initiation means, e.g. operator initiated characterised by non-mechanical control linkages, e.g. fluid control linkages or by control linkages with power drive or assistance of the electric type
    • F02D2011/101—Arrangements for, or adaptations to, non-automatic engine control initiation means, e.g. operator initiated characterised by non-mechanical control linkages, e.g. fluid control linkages or by control linkages with power drive or assistance of the electric type characterised by the means for actuating the throttles
    • F02D2011/103—Arrangements for, or adaptations to, non-automatic engine control initiation means, e.g. operator initiated characterised by non-mechanical control linkages, e.g. fluid control linkages or by control linkages with power drive or assistance of the electric type characterised by the means for actuating the throttles at least one throttle being alternatively mechanically linked to the pedal or moved by an electric actuator

Definitions

  • the invention relates to a load adjustment device with a control element which can be acted on by an actuator determining the performance of an internal combustion engine, which can be coupled to an accelerator pedal and can additionally be controlled by means of an electric actuator interacting with an electronic control device.
  • load adjustment devices for example load adjustment devices interacting with carburetors or injection pumps
  • the requirement for optimal control of the internal combustion engine must be made over the entire load range.
  • This requires a complicated structure or a complicated control of the respective load adjustment device;
  • carburetors have additional devices such as leaners, starting devices, idling devices, acceleration devices, saving devices, etc.
  • the devices complicate the structure of the carburetor and require more components, for example, additional injection nozzles, pumps, special designs of the nozzle needles, separate air feeds are required, quite apart from the high control requirements associated with this.
  • load adjustment devices of the type mentioned are generally used where the accelerator pedal and the actuator are electronically linked.
  • the accelerator pedal is coupled to a driver and this is connected to the control element, furthermore a setpoint detection element assigned to the driver and an actual value detection element interacting with it and acting on the electric actuator are provided, the electric actuator being controllable by the electronic control device depending on the detected values is.
  • the electrical link between the accelerator pedal and the actuator with the electronic control device connected in between enables the accelerator pedal and the driver coupled to it to set predetermined setpoint positions in relation to the actual values reproduced by the position of the control element and the actuator and to check for existing or missing plausibility conditions , so that, in the presence or absence of certain plausibility conditions, there is the possibility of acting via the electronic control device by controlling the electric actuator to correct the actuator, which can be designed, for example, as a throttle valve or injection pump.
  • an intervention by the electronic control device to avoid wheel slip when starting due to excessive power specification by the gas Pedal may be provided, other automatic interventions in the load adjustment device are conceivable, for example, in the case of automatic switching operations of a transmission or a speed limit control.
  • the actuator is formed by a main actuator to which a first control element part that can be coupled to the accelerator pedal is assigned and an auxiliary actuator to which a second control element part is assigned, and the travel of the first control element part in the idling direction is limited by an idling stop , and when the first control element part is in contact with the idle stop, the second control element part can be moved in its idle control range relative to the first control element part by means of the electric actuator.
  • the second control element part is expediently assigned an actual value detection device which also interacts directly with the electronic control device. Regardless of the fact that this device reports the respective position of the second control element part to the electronic control device, it is possible with the aid of this in connection with further switches which detect the position of the first and second control element part, for example the idle contact assigned to the first control element part, a safety logic to set up for the load adjustment device.
  • the load adjustment device In order to ensure that in the event of a failure of the control circuit associated with the electronic control device, the load adjustment device nevertheless assumes a defined idle position, it is provided that the second control element part can be pretensioned in the direction of its maximum idle position into an idle emergency position by means of a travel-limited spring.
  • This idle emergency position can be selected depending on the specified travel limitation of the spring within the entire idle range, a relatively high idle position is preferred, in order to also ensure the power consumption by large consumers if the electronic control device fails.
  • the second control element part can be coupled to a shoulder via a coupling and a return spring biases the shoulder in the direction of the minimal idle position of the second control element part, the shoulder being separated Coupling comes into contact with a stop, and the first control element part on its side facing the stop protrudes into the travel of the approach.
  • the above-mentioned configuration of the second control element part with the attachment enables the first control element part to act in the sense of a speed limit control in the case of a coupled attachment and a movement of the second control element part beyond the maximum idling position by bringing the first control element part into contact with the second control element part in the area of the attachment and regulates this between the idle and full load position independently of an impulse initiated via the accelerator pedal.
  • the clutch is also expediently opened, and it must also be ensured that the electric actuator drives the second control element part back into an idling position, in particular the idling emergency position. So that no additional load control takes place via the auxiliary actuator during operation of the speed limit control, the control of the second control element part with respect to the auxiliary actuator should be selected such that a change in position of this control element part above the idling control range up to the full load range does not lead to any change in position of the auxiliary actuator.
  • the actuator that is to say both the main actuator and the auxiliary actuator
  • the control element that is to say the first control element part and the second control element part
  • the electric actuator form a structural unit.
  • FIG. 1 shows an accelerator pedal 1 with which a lever 2 can be displaced between an idle stop LL and a full load stop VL.
  • the lever 2 can move a first control element part 4a in the direction of a further full load stop VL via a throttle cable 3 and is preloaded in the idling direction by means of a return spring 5 acting on the gas cable 3.
  • a return spring 6 engaging the first switching element part 4a biases it in the idling direction.
  • the throttle cable 3 is not acted on, the first control element part 4a thus bears against an idle stop LL assigned to it.
  • the first control element part 4a is used directly for adjusting a main actuator 7 designed as a throttle valve, with which the internal combustion engine is regulated between idling and full load. Apart from the speed limit control described below, the control of the main actuator 7 takes place mechanically, namely by means of the throttle cable 3 or an automatic cable 8 of an automatic transmission, not shown, with which the first shift element part 4a can also be shifted.
  • the load adjustment device has, in addition to the main actuator 7, an auxiliary actuator 9, which is likewise designed as a throttle valve and is connected to a second control element part 4b.
  • the second control element part 4b and thus the auxiliary actuator 9 can be moved by means of an electric motor 10.
  • the second control element part 4b is assigned an actual value detection device 11 which interacts directly with an electronic control device 12 and indirectly via this with the electric motor 10.
  • the electronic control device 12 also detects signals emanating from an idle contact 13, which is activated whenever the first control element part 4a abuts the idle stop LL.
  • the lever 2 cooperating with the accelerator pedal 1 is in its idle position LL and thus also the first control element part 4a at the idle stop LL, contact is made with the idle contact 13; if there are plausibility conditions, the electric motor 10 is then activated via the electronic control device 12, which Auxiliary actuator 9, as desired by the control electronics 12, in the empty regulates the running range between a minimum and a maximum idle position. Plausibility conditions are verified, among other things, by means of the actual value detection device 11, with which the entire load range of the internal combustion engine can be represented.
  • a spring 14 which is biased in the direction of the maximum idle position causes the second control element part 4b to be transferred into the Idle emergency.
  • the path of the spring 14 can be limited, for example, by a plunger 17 which can be displaced in a stationary sleeve 15 against a stop 16 and is loaded by the spring 14.
  • the second control element part 4b can be coupled via a coupling 18 to an extension 19, the first control element part 4a on its side facing the idle stop LL protrudes into the travel of the approach 19. If approach 19 and second control element part 4b are coupled to one another, a movement of second control element part 4b in full load direction leads to attachment of approach 19 to first control element part 4a, which can then be moved into any desired load position between the idle and full load stop by means of electric motor 10.
  • a return spring 20 biases the extension 19 in the direction of the minimum idle position of the second control element part 4b, the extension 19 coming into contact with a stop ⁇ LL when the coupling 18 is disconnected, remains in this position even when the first control element part 4a is idling stop LL is present, a gap between this control element part 4a and the shoulder 19. The gap is only bridged when the second control element part 4b has taken such a position with the clutch 18 closed that is outside the idle range, thus above the maximum idle position of the second Control part 4b.
  • the coupling 18 is expediently first separated, so that the return spring 20 can pull the shoulder 19 against the stop associated with it, via the electronic control device 12 it should then be ensured that the electric motor 10 transfers the second control element part 4b to the LL Not position.
  • a pedal contact switch 21 is provided on the accelerator pedal 1, by means of which such a maladjustment can be determined.
  • FIG. 2 illustrates the air mass flow rate ⁇ released by the auxiliary actuator 9 in the form of a throttle valve as a function of the throttle valve angle ⁇ .
  • the frame 22 in FIG. 1 shows that the parts enclosed by it form a structural unit.
  • the main features of this structural unit are the main actuator 7, the auxiliary actuator 9, the first control element part 4a, the second control element part 4b and the electric motor 10.

Abstract

Die Erfindung schlägt eine Lastverstelleinrichtung vor, mit einem auf ein die Leistung einer Brennkraftmaschine bestimmenden Stellglied (7, 9) einwirkbaren Steuerelement (4a, 4b), das mit einem Fahrpedal (1) koppelbar ist und zusätzlich mittels eines mit einer elektronischen Regeleinrichtung (12) zusammenwirkenden elektrischen Stellantriebs (10) ansteuerbar ist, wobei die Lastverstelleinrichtung dadurch gekennzeichnet ist, daß das Stellglied durch ein Hauptstellglied (7), dem ein erstes, mit dem Fahrpedal koppelbares Steuerelementteil (4a) zugeordnet ist und ein Hilfsstellglied (9), dem ein zweites Steuerelementteil (4b) zugeordnet ist, gebildet ist und der Stellweg des ersten Steuerelementteils in Leerlaufrichtung durch einem Leerlaufanschlag (LL) begrenzt ist, sowie bei Anlage des ersten Steuerelementteils am Leerlaufanschlag das zweite Steuerelementteil in seinem Leerlaufregelbereich relativ zum ersten Steuerelementteil mittels des elektrischen Stellantriebs bewegbar ist. Die erfindungsgemäße Lastverstelleinrichtung ermöglicht bei einer baulich einfachen Gestaltung eine Regelung der Brennkraftmaschine über den gesamten Lastbereich, insbesondere mittels des elektrischen Stellantriebes über deren Leerlaufbereich.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Lastverstelleinrichtung mit einem auf ein die Leistung einer Brennkraftmaschine bestimmenden Stellglied einwirkbaren Steuerelement, das mit einem Fahrpe­dal koppelbar ist und zusätzlich mittels eines mit einer elektronischen Regeleinrichtung zusammenwirkenden elektri­schen Stellantriebes ansteuerbar ist.
  • An Lastverstelleinrichtungen, beispielsweise mit Vergasern oder Einspritzpumpen zusammenwirkende Lastverstelleinrichtungen ist die Anforderung einer optimalen Regelung der Brennkraft­maschine über den gesamten Lastbereich zu stellen. Hierzu be­darf es eines komplizierten Aufbaus bzw. einer komplizierten Steuerung der jeweiligen Lastverstelleinrichtung; so weisen Vergaser beispielsweise neben der eigentlichen Einrichtung zur Gemischbildung Zusatzeinrichtungen wie Abmagerungs-, Start-, Leerlauf-, Beschleunigungs-, Spareinrichtungen usw. auf. Die Einrichtungen verkomplizieren den Aufbau des Ver­gasers und bedingen einen erhöhten Bauteileaufwand, indem beispielsweise zusätzliche Einspritzdüsen, Pumpen, besondere Ausgestaltungen der Düsennadeln, separate Luftzuführungen erforderlich sind, ganz abgesehen von den hiermit verbundenen hohen Steuerungsanforderungen.
  • Von besonderer Bedeutung ist bei Lastverstelleinrichtungen die Beherrschung des Lastzustands des Leerlaufs, bei dem von den Brennkraftmaschinen nur eine minimale Leistung abgegeben wird, dieser aber gerade bei Kraftfahrzeugen unter Umständen Verbraucher gegenüberstehen, die eine große Leistung erfor­dern, wie Gebläse, Heckscheibenheizung, Klimaanlage usw., Um diesen eventuellen Leistungsanforderungen Rechnung zu tragen, ist eine Regelung der Lastverstelleinrichtung zwi­schen einer minimalen und einer maximalen Leerlaufstellung erforderlich, bei Ausfall der Regelung ist eine Leerlaufnot­stellung des Stellgliedes bzw. des Steuerelementes sicher­zustellen.
  • Im Unterschied zu der vorbeschriebenen Problemstellung finden Lastverstelleinrichtungen der genannten Art in aller Regel dort Verwendung, wo das Fahrpedal und das Stellglied elektronisch miteinander verknüpft sind. Das Fahrpedal ist mit einem Mitnehmer gekoppelt und dieser mit dem Steuerele­ment verbunden, ferner ist ein dem Mitnehmer zugeordnetes Sollwerterfassungselement und ein mit diesem zusammenwirkendes und auf den elektrischen Stellantrieb einwirkendes Istwert­erfassungselement vorgesehen, wobei der elektrische Stellan­trieb in Abhängigkeit von den erfaßten Werten durch die elektronische Regeleinrichtung ansteuerbar ist. Die elektri­sche Verknüpfung von Fahrpedal und Stellglied mit der dazwi­schengeschalteten elektronischen Regeleinrichtung ermöglicht es durch das Fahrpedal und den mit diesem gekoppelten Mit­nehmer vorgegebene Sollwertpositionen in Bezug zu den durch die Stellung des Steuerelementes und des Stellgliedes wieder­gegebenen Istwerten zu setzen und auf gegebene oder fehlende Plausibilitätsbedingungen hin zu überprüfen, so daß bei Vorliegen bzw. Fehlen bestimmter Plausibilitätsbedingungen die Möglichkeit besteht, über die elektronische Regelein­richtung durch Ansteuerung des elektrischen Stellantriebes korrigierend auf das Stellglied, das beispielsweise als Dros­selklappe oder Einspritzpumpe ausgebildet sein kann, einzu­wirken. So kann beispielsweise ein Eingriff durch die elektro­nische Regeleinrichtung zur Vermeidung von Radschlupf beim Anfahren infolge zu hoher Leistungsvorgabe durch das Gas­ pedal vorgesehen sein, andere automatische Eingriffe in die Lastverstelleinrichtung sind beispielsweise denkbar bei auto­matischen Schaltvorgängen eines Getriebes oder einer Geschwin­digkeitsbegrenzungsregelung.
  • Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Lastverstell­einrichtung der genannten Art zu schaffen, die bei einer bau­lich einfachen Gestaltung eine Regelung der Brennkraftmaschine über deren gesamten Lastbereich, insbesondere deren Leerlauf­bereich gestattet.
  • Gelöst wird die Aufgabe dadurch, daß das Stellglied durch ein Hauptstellglied, dem ein erstes, mit dem Fahrpedal kop­pelbares Steuerelementteil zugeordnet ist und ein Hilfsstell­glied, dem ein zweites Steuerelementteil zugeordnet ist, ge­bildet ist, und Stellweg des ersten Steuerelementteils in Leerlaufrichtung durch einen Leerlaufanschlag begrenzt ist, sowie bei Anlage des ersten Steuerelementteils am Leerlauf­anschlag das zweite Steuerelementteil in seinem Leerlaufre­gelbereich relativ zum ersten Steuerelementteil mittels des elektrischen Stellantriebs bewegbar ist.
  • Aufgrund der erfindungsgemäßen Ausgestaltung der Lastverstell­einrichtung erfolgt eine elektronische Leerlaufregelung aus­schließlich mittels des Hilfsstellgliedes dem das zweite Steuerelementteil zugeordnet ist. Das zweite Steuerelement­teil wird unmittelbar durch den elektrischen Stellantrieb beaufschlagt, der seinerseits über die elektronische Regel­einrichtung angesteuert wird. Während der Regelung des Leer­laufes durch das Hilfsstellglied verbleibt das Hauptstell­glied in seiner Leerlaufposition, da das diesem zugeordnete erste Steuerelementteil am Leerlaufanschlag anliegt. Die Aktivierung des mit dem Hilfsstellglied zusammenwirkenden zweiten Steuerelementteiles ist zweckmäßig von Plausibili­tätsbedingungen abhängig, so sollte der elektrische Stellan­trieb erst dann über die elektronische Regeleinrichtung akti­viert werden, wenn eine mit der elektronischen Regeleinrich­tung zusammenwirkende Kontaktschaltung die Anlage des ersten Steuerelementteils an dem diesem zugeordneten Leerlaufan­schlag feststellt.
  • In die elektronische Regeleinrichtung sollten nicht nur in Bezug zu Plausibilitätsbedingungen stehende Größen eingeb­bar sein, sondern gleichfalls Leerlaufdaten der Brennkraft­maschine, so daß der elektrische Stellantrieb unmittelbar über die elektronische Regeleinrichtung angesteuert werden kann. Zweckmäßig ist dem zweiten Steuerelementteil eine Ist­werterfassungseinrichtung zugeordnet, die gleichfalls unmit­telbar mit der elektronischen Regeleinrichtung zusammenwirkt. Unabhängig davon, daß diese Einrichtung die jeweilige Stel­lung des zweiten Steuerelementteils an die elektronische Regeleinrichtung weiter meldet, besteht mit Hilfe dieser die Möglichkeit, im Zusammenhang mit weiteren, die Position von erstem und zweitem Steuerelementteil erfassenden Schaltern, beispielsweise dem dem ersten Steuerelementteil zugeordneten Leerlaufkontakt eine Sicherheitslogik für die Lastverstell­einrichtung aufzubauen.
  • Um sicherzustellen, daß bei einem Ausfall des der elektro­nischen Regeleinrichtung zugeordneten Regelkreises die Last­verstelleinrichtung dennoch eine definierte Leerlaufstellung einnimmt, ist vorgesehen, daß das zweite Steuerelementteil mittels einer wegbegrenzten Feder in Richtung seiner maxi­malen Leerlaufstellung in eine Leerlaufnotstellung vorspann­bar ist. Diese Leerlaufnotstellung kann je nach der vorge­gebenen Wegbegrenzung der Feder innerhalb des gesamten Leer­laufbereiches gewählt werden, bevorzugt wird eine relativ hohe Leerlaufstellung anzustreben sein, um bei einem Ausfall der elektronischen Regeleinrichtung gegebenenfalls auch die Leistungsabnahme durch große Verbraucher zu gewährleisten.
  • Gemäß einer besonderen Ausführungsform der Erfindung ist vor­gesehen, daß das zweite Steuerelementteil über eine Kupplung mit einem Ansatz koppelbar ist und eine Rückstellfeder den Ansatz in Richtung der minimalen Leerlaufstellung des zweiten Steuerelementteils vorspannt, wobei der Ansatz bei getrennter Kupplung in Anlage mit einem Anschlag gelangt, sowie das erste Steuerelementteil auf seiner dem Anschlag zugewandten Seite in den Stellweg des Ansatzes ragt. Die genannte Ausge­staltung des zweiten Steuerelementteils mit dem Ansatz er­möglicht bei gekoppeltem Ansatz und einer Bewegung des zwei­ten Steuerelementteiles über die maximale Leerlaufstellung hinaus im Sinne einer Geschwindigkeitsbegrenzungsregelung auf das erste Steuerelementteil einzuwirken, indem das erste Steuerelementteil im Bereich des Ansatzes in Anlage mit dem zweiten Steuerelementteil gebracht wird und dieses zwischen der Leerlauf- und Vollaststellung unabhängig von einem über das Fahrpedal eingeleiteten Impuls reguliert. Bei einer der­artigen Geschwindigkeitsbegrenzungsregelung ist eine Ver­knüpfung der Regelelektronik mit dem dem ersten Steuerelement­teil zugeordneten, die Leerlaufstellung dieses Steuerelement­teiles erfassenden Kontakt sicherzustellen, derart, daß bei Verlassen der Leerlaufstellung des ersten Steuerelementteiles und damit veränderter Kontaktierung über die Regelektronik dennoch der das zweite Steuerelementteil beaufschlagende elektrische Stellantrieb aktiviert bleibt, entsprechendes gilt für die Kupplung zum koppeln des Ansatzes. Wird die Geschwindigkeitsbegrenzungsregelung im Teil- bzw. Vollastbe­reich deaktiviert, gewährleistet die Rückstellfeder,daß der Ansatz gegen einen Leerlaufanschlag gezogen wird, wobei die Position dieses Leerlaufanschlages so zu wählen ist, daß der Ansatz bei am Leerlaufanschlag anliegendem ersten Steuerele­mentteil von diesem nicht kontaktiert wird. Zweckmäßig wird mit einer Deaktivierung der Geschwindigkeitsregelung auch die Kupplung geöffnet, ferner ist sicherzustellen, daß der elektrische Stellantrieb das zweite Steuerelementteil in eine Leerlaufstellung, insbesondere die Leerlaufnotstellung zurück­führt. Damit im Betrieb der Geschwindigkeitsbegrenzungsregelung keine zusätzliche Lastregelung über das Hilfsstellglied erfolgt, sollte die An­steuerung des zweiten Steuerelementteiles bezüglich des Hilfsstell­gliedes so gewählt sein, daß eine Positionsveränderung dieses Steuerelementteiles oberhalb des Leerlaufregelbereiches bis zum Vollastbereich zu keiner Positionsveränderung des Hilfs­stellgliedes führt.
  • Gemäß einer besonderen Ausführungsform der Erfindung ist vor gesehen, daß das Stellglied, das heißt sowohl das Hauptstell­glied als auch das Hilfsstellglied, das Steuerelement, das heißt das erste Steuerelementteil und das zweite Steuerelement­teil sowie der elektrische Stellantrieb eine Baueinheit bilden.
  • Weitere Merkmale der Erfindung sind in der Beschreibung der Figuren dargestellt, wobei bemerkt wird, daß alle Einzelmerk­male und alle Kombinationen von Einzelmerkmalen erfindungs­wesentlich sind.
  • In den Figuren 1 und 2 ist die Erfindung an einer Ausführungs­form beispielsweise dargestellt, ohne auf diese beschränkt zu sein. Es stellt dar:
    • Figur 1 eine Blockschaltbild der erfindungsgemäßen Last­verstelleinrichtung mit jeweils als Drosselklap­pe ausgebildeten Haupt- und Hilfsstellgliedern und
    • Figur 2 ein Diagramm zur Verdeutlichung des vom Hilfs­stellglied freigegebenen Luftdurchsatzes ṁ in Abhängigkeit vom Drosselklappenwinkel ß des Hilfsstellgliedes.
  • In der Figur 1 ist ein Fahrpedal 1 gezeigt, mit dem ein Hebel 2 zwischen einem Leerlaufanschlag LL und einem Vollastanschlag VL verschiebbar ist. Der Hebel 2 vermag über einen Gaszug 3 ein erstes Steuerelementteil 4a in Richtung eines weiteren Vollastanschlages VL zu verschieben und ist mittels einer am Gaszug 3 angreifenden Rückzugfeder 5 in Leerlaufrichtung vor­gespannt. Eine am ersten Schaltelementteil 4a angreifende Rückstellfeder 6 spannt diesen in Leerlaufrichtung vor. Bei nicht beaufschlagtem Gaszug 3 liegt das erste Steuerelement­teil 4a damit an einem diesem zugeordneten Leerlaufanschlag LL an.
  • Das erste Steuerelementteil 4a dient unmittelbar zum Verstel­len eines als Drosselklappe ausgebildeten Hauptstellgliedes 7, mit dem die Brennkraftmaschine zwischen Leerlauf und Voll­last geregelt wird. Sieht man von der nachstehend beschrie­benen Geschwindigkeitsbegrenzungsregelung ab, erfolgt die Regelung des Hauptstellgliedes 7 mechanisch, nämlich mittels des Gaszuges 3 oder eines Automatikzuges 8 eines nicht näher dargestellten automatischen Getriebes, mit dem das erste Schaltelementteil 4a gleichfalls verschoben werden kann.
  • Die erfindungsgemäße Lastverstelleinrichtung weist neben dem Hauptstellglied 7 ein gleichfalls als Drosselklappe ausge­bildetes Hilfsstellglied 9 auf, das mit einem zweiten Steuer­elementteil 4b verbunden ist. Mittels eines Elektromotors 10 kann das zweite Steuerelementteil 4b und damit das Hilfstell­glied 9 bewegt werden. Dem zweiten Steuerelementteil 4b ist eine Istwerterfassungseinrichtung 11 zugeordnet, die unmittel­bar mit einer elektronischen Regeleinrichtung 12 und mittel­bar über diese mit dem Elektromotor 10 zusammenwirkt. Von der elektronischen Regeleinrichtung 12 werden darüber hinaus Signale erfaßt, die von einem Leerlaufkontakt 13 ausgehen, der immer dann aktiviert wird, wenn das erste Steuerelement­teil 4a am Leerlaufanschlag LL anliegt. Überdies werden externe Zustandsgrößen betreffend die Brennkraftmaschine oder allgemein betreffend das mit dieser ausgerüstete Kraftfahr­zeug in die Regelelektronik 12 eingegeben und von dieser ab­gerufen sowie von der Regelelektronik 12 zu den von dieser angesteuerten Teilen der Lastverstelleinrichtung transferiert. Die elektronische Regeleinrichtung 12 dient somit im Zusam­menwirken mit der Istwerterfassungseinrichtung 11 und dem Leerlaufkontakt 13 sowie den externen Bezugsgrößen dem Zweck, eine Sicherheitslogik betreffend die Steuerung von erstem und zweitem Schaltelementteil 4a und 4b aufzubauen. Befindet sich der mit dem Fahrpedal 1 zusammenwirkende Hebel 2 in seiner Leerlaufstellung LL und damit auch das erste Steuer­elementteil 4a am Leerlaufanschlag LL,erfolgt die Kontaktie­rung des Leerlaufkontaktes 13, bei Vorliegen von Plausibili­tätsbedingungen wird über die elektronische Regeleinrichtung 12 dann der Elektromotor 10 aktiviert, der das Hilfsstell­glied 9,wie von der Regelektronik 12 gewünscht, im Leer­ laufbereich zwischen einer minimalen und einer maximalen Leerlaufstellung regelt. Plausibilitätsbedingungen werden dabei unter anderem mittels der Istwerterfassungseinrichtung 11 verifiziert, mit der der gesamte Lastbereich der Brenn­kraftmaschine darstellbar ist. Sollte bei einer Leerlaufstel­lung des zweiten Steuerelementteiles 4b,die geringer ist als eine Leerlaufnotstellung LLNot , die elektronische Regelein­richtung 12 oder der Elektromotor 10 nicht ordnungsgemäß funktionieren, bewirkt eine in Richtung der maximalen Leer­laufstellung vorgespannte, wegbegrenzte Feder 14 die Über­führung des zweiten Steuerelementteiles 4b in die Leerlauf­notstellung. Die Wegbegrenzung der Feder 14 kann beispiels­weise durch einen in einer stationären Hülse 15 gegen einen Anschlag 16 verschiebbaren, durch die Feder 14 belasteten Stößel 17 erfolgen. Bei einer Bewegung des zweiten Steuer­elementteiles 4b mittels des Elektromotors 10 in Richtung der minimalen Leerlaufstellung wird der Stößel 17 vom zwei­ten Steuerelementteil 4b in die Hülse 15 eingeschoben und spannt die Feder 14 dabei weiter vor.
  • Ummit der erfindungsgemäßen Lastverstelleinrichtung eine Ge­schwindigkeitsbegrezungsregelung, die über die elektro­nische Regeleinrichtung 12 und den Elektromotor 10 erfolgt, bewerkstelligen zu können, ist das zweite Steuerelementteil 4b über eine Kupplung 18 mit einem Ansatz 19 koppelbar, wo­bei das erste Steuerelementteil 4a auf seiner dem Leerlauf­anschlag LL zugewandten Seite in den Stellweg des Ansatzes 19 ragt. Sind Ansatz 19 und zweites Steuerelementteil 4b mit­einander gekoppelt, führt eine Bewegung des zweiten Steuer­elementteiles 4b in Vollastrichung zur Anlage des Ansatzes 19 am ersten Steuerelementteil 4a, das dann mittels des Elektromotors 10 in jede gewünschte Laststellung zwischen dem Leerlauf- und Vollastanschlag bewegt werden kann. Eine Rückstellfeder 20 spannt den Ansatz 19 in Richtung der mini­malen Leerlaufstellung des zweiten Steuerelementteiles 4b vor, wobei der Ansatz 19 bei getrennter Kupplung 18 in Anlage mit einem Anschlag<LL gelangt, in dieser Stellung verbleibt selbst dann, wenn das erste Steuerelementteil 4a am Leerlauf­ anschlag LL anliegt, ein Spalt zwischen diesem Steuerelement­teil 4a und dem Ansatz 19. Der Spalt wird erst dann überbrückt, wenn bei geschlossener Kupplung 18 das zweite Steuerelement­teil 4b eine solche Stellung eingenommt hat, die außerhalb des Leerlaufbereiches liegt, somit oberhalb der maximalen Leerlaufstellung des zweiten Steuerelementteils 4b.
  • Im Anschluß an eine Geschwindigkeitsbegrenzungsregelung, bei der sich das erste Steuerelementteil 4a zwischen den Anschlägen LL und VL befindet, wird zweckmäßig zunächst die Kupplung 18 getrennt, so daß die Rückstellfeder 20 den Ansatz 19 gegen den diesem zugeordneten Anschlag ziehen kann, über die elektro­nische Regeleinrichtung 12 sollte dann sichergestellt sein, daß der Elektromotor 10 das zweite Steuerelementteil 4b in die Stellung LLNot überführt.
  • Für den Fall, daß nach dem Loslassen des Fahrpedals 1 sich das erste Steuerelementteil 4a nicht in Richtung Leerlauf ver­schieben lassen sollte, ist am Fahrpedal 1 ein Pedalkontakt­schalter 21 vorgesehen, durch den ein solcher Mißstand fest­stellbar ist.
  • Figur 2 verdeutlicht bezüglich des als Drosselklappe ausge­bildeten Hilfsstellgliedes 9 den von diesem freigegebenen Luftmassendurchsatz ṁ in Abhängigkeit vom Drosselklappenwin­kel ß. Bei Ansteuerung der Drosselklappe über den Elektro­motor 10 erhöht sich beim Durchfahren des Leerlaufregelbe­reiches zwischen der Drosselklappenstellung LLmin und der Drosselklappenstellung LLmax im Sinne eines größer werdenden Drosselklappenöffnungswinkels ß der Luftmassendurchsatz ṁ. Bei Ausfall des Elektromotors 10 drückt der mittels der Feder 14 beaufschlagte Stößel 17 bis zu dessen Wegbegrenzung durch den Anschlag 16 über das zweite Steuerelementteil 4b die Drosselklappe in eine Klappenstellung mit einem gegenüber der Stellung LLmax erhöhten Drosselklappenwinkel ß und einem gegenüber dem maximalen Luftmassendurchsatz reduzierten Luft­massendurchsatz. Ab dieser Position der Drosselklappe führt eine weitere Verschwenkung der Drosselklappe zu keiner Änderung des Luftmassendurchsatzes, womit die Geschwindigkeits­regelungsfunktion sichergestellt ist.
  • Durch die Umrahmung 22 in der Figur 1 ist verdeutlicht, daß die von dieser umschlossenen Teile eine Baueinheit bilden. Wesentliche Merkmale dieser Baueinheit sind das Hauptstell­glied 7, das Hilfsstellglied 9, das erste Steuerelementteil 4a, das zweite Steuerelementteil 4b sowie der Elektromotor 10.
    • Bezugszeichenliste
    • 1 Fahrpedal
    • 2 Hebel
    • 3 Gaszug
    • 4a erstes Schaltelementteil
    • 4b zweites Schaltelementteil
    • 5 Rückzugfeder
    • 6 Rückstellfeder
    • 7 Hauptstellglied
    • 8 Automatikzug
    • 9 Hilfsstellglied
    • 10 Elektromotor
    • 11 Istwerterfassungseinrichtung
    • 12 elektronische Regeleinrichtung
    • 13 Leerlaufkontakt
    • 14 Feder
    • 15 Hülse
    • 16 Anschlag
    • 17 Stößel
    • 18 Kupplung
    • 19 Ansatz
    • 20 Rückstellfeder
    • 21 Pedalkontaktschalter
    • 22 Baueinheit

Claims (6)

1. Lastverstelleinrichtung mit einem auf ein die Leistung einer Brennkraftmaschine bestimmenden Stellglied einwirk­baren Steuerelement, das mit einem Fahrpedal koppelbar ist und zusätzlich mittels eines mit einer elektronischen Regeleinrichtung zusammenwirkenden elektrischen Stellan­triebes ansteuerbar ist,
dadurch gekennzeichnet, daß das Stellglied (7, 9) durch ein Hauptstellglied (7), dem ein erstes, mit dem Fahrpe­dal (1) koppelbares Steuerelementteil (4a) zugeordnet ist und ein Hilfsstellglied (9), dem ein zweites Steuerelement­teil (4b) zugeordnet ist, gebildet ist und der Stellweg des ersten Steuerelementteils (4a) in Leerlaufrichtung durch einen Leerlaufanschlag (LL) begrenzt ist, sowie bei Anlage des ersten Steuerelementteils (4a) am Leerlauf­anschlag (LL) das zweite Steuerelementteil (4b) in seinem Leerlaufregelbereich relativ zum ersten Steuerelementteil (4) mittels des elektrischen Stellantriebs (10) bewegbar ist.
2. Lastverstelleinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekenn­zeichnet, daß das zweite Steuerelementteil (4b) mittels einer wegbegrenzten Feder (14) in Richtung seiner maximalen Leerlaufstellung in eine Leerlaufnotstellung (LLNot) vor­spannbar ist.
3. Lastverstelleinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein Kontakt (13) zur Ermittlung der Leerlaufstellung (LL) des ersten Steuerelementteils (4a) vorgesehen ist, der über die elektronische Regeleinrich­tung den elektrischen Stellantrieb (10) ansteuert.
4. Lastverstelleinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß dem zweiten Steuerelementteil (4b) eine Istwerterfassungseinrichtung (11) zugeordnet ist, die mit der elektronischen Regeleinrichtung (12) zu­ zusammenwirkt.
5. Lastverstelleinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das zweite Steuerelementteil (4b) über eine Kupplung (18) mit einem Ansatz (19) koppel­bar ist und eine Rückstellfeder (20) den Ansatz (19) in Richtung der minimalen Leerlaufstellung des zweiten Steuerelementteils (4b) vorspannt, wobei der Ansatz (19) bei getrennter Kupplung (18) in Anlage mit einem Anschlag (<LL) gelangt, sowie das erste Steuerelementteil (4a) auf seiner dem Anschlag (LL) zugewandten Seite in den Stell­weg des Ansatzes (19) ragt.
6. Lastverstelleinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Stellglied (7, 9), das Steuerelement (4a, 4b) und der elektrische Stellantrieb (10) eine Baueinheit (22) bilden.
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