EP0378736B1 - Load-adjusting device - Google Patents

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EP0378736B1
EP0378736B1 EP89103838A EP89103838A EP0378736B1 EP 0378736 B1 EP0378736 B1 EP 0378736B1 EP 89103838 A EP89103838 A EP 89103838A EP 89103838 A EP89103838 A EP 89103838A EP 0378736 B1 EP0378736 B1 EP 0378736B1
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EP
European Patent Office
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control element
element part
actuator
idle
load adjustment
Prior art date
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Expired - Lifetime
Application number
EP89103838A
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German (de)
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EP0378736A1 (en
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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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Filing date
Publication date
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Application granted granted Critical
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Expired - Lifetime legal-status Critical Current

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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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    • F02D11/00—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
    • 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

  • 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 connection of 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 given 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 input by the accelerator pedal 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 first control element part can be carried by the electric actuator in the opening direction of the actuators via an attachment which can be coupled to the second control element part and is biased by a spring in the closing direction of the actuators.
  • a linkage of the control electronics to the contact assigned to the first control element part, which detects the idle position of this control element part, is to be ensured in such a way that when the idle position of the first control element part is left and the contact via the control electronics is changed, the electrical actuator which acts on the second control element part is nevertheless activated remains.
  • the coupling for coupling the fitting If the speed control is deactivated in the part or full load range, the return spring ensures that the shoulder is pulled against an idling stop, whereby the position of this idle stop is selected so that the approach is not contacted by the first control element part abutting the idle stop.
  • the clutch is also expediently opened when the cruise control is deactivated.
  • 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, there is the possibility, in conjunction with this, in connection with further switches that detect the position of the first and second control element parts, for example the idle contact assigned to the first control element part, of a safety logic to set up for the load adjustment device.
  • the load adjusting device In order to ensure that in the event of a failure of the control circuit associated with the electronic control device, the load adjusting 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 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 acting on 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 electric motor 10 is then activated via the electronic control device 12, which does that Auxiliary actuator 9, as desired by the control electronics 12, in the idle range regulates 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 that 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 shoulder 19 in the direction of the minimal idle position of the second control element part 4b, the shoulder 19 coming into contact with a stop ⁇ LL when the clutch 18 is disconnected, remains in this position even when the first control element part 4a is at the idle stop LL is present, a gap between this control element part 4a and the shoulder 19.
  • the gap is only bridged when, with the clutch 18 closed, the second control element part 4b has assumed such a position that lies outside the idle range, thus above the maximum idle position of the second control element 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.

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  • Electrical Control Of Air Or Fuel Supplied To Internal-Combustion Engine (AREA)
  • Combined Controls Of Internal Combustion Engines (AREA)

Description

Die Erfindung betrifft eine Lastverstelleinrichtung mit einem Steuerelement, das

  • auf ein die Leistung einer Brennkraftmaschine bestimmendes Stellglied einwirken kann,
  • mit dem Fahrpedal koppelbar ist und
  • zusätzlich durch einen mit einer elektronischen Regeleinrichtung zusammenwirkenden elektrischen Stellantrieb ansteuerbar ist.
The invention relates to a load adjustment device with a control element, the
  • can act on an actuator determining the performance of an internal combustion engine,
  • can be coupled to the accelerator pedal and
  • can also be controlled by an electric actuator interacting with an electronic control device.

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.On 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; For example, in addition to the actual mixture formation 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.

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.Of particular importance in load adjustment devices is the mastery of the load state of idling, in which the internal combustion engines only deliver a minimal power will, however, in the case of motor vehicles, in particular, may face consumers who require a high level of performance, such as blowers, rear window heating, air conditioning, etc. In order to take these potential performance requirements into account, regulation of the load adjustment device between a minimum and a maximum idle position is required for If the control fails, the actuator or control element must be in an idle emergency position.

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 Gaspedal vorgesehen sein, andere automatische Eingriffe in die Lastverstelleinrichtung sind beispielsweise denkbar bei automatischen Schaltvorgängen eines Getriebes oder einer Geschwindigkeitsbegrenzungsregelung.In contrast to the problem described above, 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 connection of 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 given 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. For example, an intervention by the electronic control device to avoid wheel slip when starting due to excessive power input by the accelerator pedal 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.

In der prioritätsälteren, nicht vorveröffentlichten Europäischen Patentanmeldung 0 300 479 ist eine Lastverstelleinrichtung beschrieben, bei der zwei um dieselbe Achse drehbare Drosselklappen unabhängig voneinander von einem Gaspedal und einem elektromotorischen Stellglied ansteuerbar und in ihre Winkelstellung relativ zueinander verstellbar sind. Bei dieser zum Stand der Technik gehörenden Lastverstelleinrichtung ist sichergestellt, daß keine unbeabsichtigte Beschleunigung auftritt und daß das Fahrzeug fahrbar bleibt, wenn das elektromotorische Stellglied ausfällt. Sie ist in der Lage, die Leistung der Brennkraftmaschine zu reduzieren, wenn die Antriebsräder durchdrehen oder wenn ein Ansteigen der Drehzahl beim automatischen Schalten verhindert werden soll. Diese Lastverstelleinrichtung ist jedoch nicht für eine automatische Geschwindigkeitsregelung vorgesehen, bei der das elektromotorische Stellglied nicht nur für eine Regelung in Schließrichtung, sondern auch in Öffnungsrichtung eingerichtet sein muß.In the older, non-prepublished European patent application 0 300 479, a load adjustment device is described in which two throttle valves rotatable about the same axis can be controlled independently of one another by an accelerator pedal and an electromotive actuator and their angular position can be adjusted relative to one another. This load adjustment device, which is part of the prior art, ensures that no unintentional acceleration occurs and that the vehicle remains mobile if the electromotive actuator fails. It is able to reduce the performance of the internal combustion engine if the drive wheels spin or if an increase in the speed during automatic shifting is to be prevented. However, this load adjustment device is not intended for automatic speed control, in which the electromotive actuator must not only be set up for control in the closing direction, but also in the opening direction.

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 gestattet.It is an object of the present invention to provide a load adjustment device of the type mentioned which, with a structurally simple design, permits regulation of the internal combustion engine over its entire load range.

Gelöst wird diese Aufgabe durch eine Lastverstelleinrichtung, die dadurch gekennzeichnet ist, daß

  • a) das Stellglied aus einem Hauptstellglied und einem davon getrennt angeordneten Hilfsstellglied besteht, wobei dem Hauptstellglied ein erstes, mit dem Fahrpedal koppelbares Steuerelement und dem Hilfsstellglied ein zweites, mit dem elektrischen Stellantrieb koppelbare Steuerelementteil zugeordnet ist,
  • b) der Stellweg des ersten Stellelementteils in Schließrichtung des Hauptstellglieds durch einen Leerlaufanschlag begrenzt ist,
  • c) das Hilfsstellglied mittels des elektrischen Stellantriebs und des zweiten Stellelementteils unabhängig vom ersten Stellelementteil in einem vorgegebenen Leerlaufregelbereich der Brennkraftmaschine verstellbar ist, wenn das erste Stellelementteil am Leerlaufanschlag anliegt und daß
  • d) das erste Stellelementteil über einen mittels einer Kupplung an das zweite Stellelementteil ankppelbaren und mittels einer Feder in Schließrichtung der Stellglieder vorgespannten Ansatz in Öffnungsrichtung der Stellglieder von dem elektrischen Stellantrieb mitnehmbar ist.
This problem is solved by a load adjustment device, which is characterized in that
  • a) the actuator consists of a main actuator and an auxiliary actuator arranged separately therefrom, the main actuator being assigned a first control element that can be coupled to the accelerator pedal and the auxiliary actuator is assigned a second control element part that can be coupled to the electric actuator,
  • b) the travel of the first control element part in the closing direction of the main actuator is limited by an idle stop,
  • c) the auxiliary actuator is adjustable by means of the electric actuator and the second actuator part independently of the first actuator part in a predetermined idle control range of the internal combustion engine when the first actuator part abuts the idle stop and that
  • d) the first actuating element part can be taken along by the electric actuating drive in the opening direction of the actuating elements via an attachment which can be coupled to the second actuating element part by means of a coupling and is biased in the closing direction of the actuating elements.

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 festellt.Due to the configuration of the load adjustment device according to the invention, electronic idle control takes place exclusively by means of the auxiliary actuator to which the second control element part is assigned. The second control element part is acted upon directly by the electric actuator, which in turn is controlled by the electronic control device. While the idle control is being controlled by the auxiliary actuator, the main actuator remains in its idle position, since the first control element part assigned to it lies against the idle stop. The activation of the second control element part interacting with the auxiliary actuator is expediently dependent on plausibility conditions, so the electric actuator should only be activated via the electronic control device when a contact circuit interacting with the electronic control device has activated the system of the first Control element part at the associated idle stop.

Außerdem ist vorgesehen, daß das erste Steuerelementteil über einen mittels einer Kupplung an das zweite Steuerelementteil ankoppelbaren und mittels einer Feder in Schließrichtung der Stellglieder vorgespannten Ansatz in Öffnungsrichtung der Stellglieder vom elektrischen Stellantrieb mitnehmbar ist. Dadurch ist es möglich, bei gekoppeltem Ansatz und einer Bewegung des zweiten Steuerelementteils über die maximale Leerlaufstellung hinaus im Sinne einer Geschwindigkeitsregelung 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 verstellt wird. Bei einer derartigen Geschwindigkeitsregelung ist eine Verknüpfung der Regelelektronik mit dem dem ersten Steuerelementteil zugeordneten, die Leerlaufstellung dieses Steuerelementteils erfassenden Kontakt sicherzustellen, derart, daß bei Verlassen der Leerlaufstellung des ersten Steuerelementteils und damit veränderter Kontaktierung über die Regelelektronik dennoch der das zweite Steuerelementteil beaufschlagende elektrische Stellantrieb aktiviert bleibt. Entsprechendes gilt für die Kupplung zum Ankoppeln des Anstzes. Wird die Geschwindigkeitsregelung im Teil bzw. Vollastbereich deaktiviert, so gewährleistet die Rückstellfeder, daß der Ansatz gegen einen Leerlaufanschlag gezogen wird, wobei die Position dieses Leerlaufanschlages so gewählt ist, daß der Ansatz bei am Leerlaufanschlag anliegenden ersten Steuerelementteil von diesem nicht kontaktiert wird. Zweckmäßig wird bei einer Deaktivierung der Geschwindigkeitsregelung auch die Kupplung geöffnet.In addition, it is provided that the first control element part can be carried by the electric actuator in the opening direction of the actuators via an attachment which can be coupled to the second control element part and is biased by a spring in the closing direction of the actuators. This makes it possible, with a coupled approach and a movement of the second control element part beyond the maximum idle position in the sense of speed control, to act on the first control element part by bringing the first control element part into contact with the second control element part in the area of the attachment and this between idling - and full load position is adjusted independently of a pulse initiated via the accelerator pedal. In such a speed control, a linkage of the control electronics to the contact assigned to the first control element part, which detects the idle position of this control element part, is to be ensured in such a way that when the idle position of the first control element part is left and the contact via the control electronics is changed, the electrical actuator which acts on the second control element part is nevertheless activated remains. The same applies to the coupling for coupling the fitting. If the speed control is deactivated in the part or full load range, the return spring ensures that the shoulder is pulled against an idling stop, whereby the position of this idle stop is selected so that the approach is not contacted by the first control element part abutting the idle stop. The clutch is also expediently opened when the cruise control is deactivated.

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.It should not only be possible to enter variables relating to plausibility conditions in the electronic control device, but also idling data of the internal combustion engine, so that the electric actuator can be controlled directly via the electronic control device. 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, there is the possibility, in conjunction with this, in connection with further switches that detect the position of the first and second control element parts, for example the idle contact assigned to the first control element part, of a safety logic to set up for the load adjustment device.

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.In order to ensure that in the event of a failure of the control circuit associated with the electronic control device, the load adjusting 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.

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.According to a special embodiment of the invention, it is seen that 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, and the electric actuator form a structural unit.

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 β des Hilfsstellgliedes.
In Figures 1 and 2, the invention is shown for example in one embodiment, without being limited to this. It shows:
Figure 1
a block diagram of the load adjustment device according to the invention, each formed as a throttle valve main and auxiliary actuators and
Figure 2
a diagram to illustrate the air flow rate ṁ released by the auxiliary actuator as a function of the throttle valve angle β of the auxiliary actuator.

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.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 acting on the first switching element part 4a biases it in the idling direction. When the throttle cable 3 is not acted on, the first control element part 4a thus bears against an idle stop LL assigned to it.

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.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.

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 Leerlaufbereich 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.The load adjustment device according to the invention 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. In addition, external state variables relating to the internal combustion engine or generally relating to the motor vehicle equipped with the latter are entered into and retrieved from the control electronics 12 and transferred from the control electronics 12 to the parts of the load adjustment device which are controlled by them. In cooperation with the actual value detection device 11 and the idle contact 13 and the external reference variables, the electronic control device 12 therefore serves the purpose of building up a safety logic relating to the control of the first and second switching element parts 4a and 4b. If the lever 2 interacting 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 plausibility conditions are present, the electric motor 10 is then activated via the electronic control device 12, which does that Auxiliary actuator 9, as desired by the control electronics 12, in the idle range regulates 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. If the electronic control device 12 or the electric motor 10 does not function properly in an idle position of the second control element part 4b, which is less than an idle emergency position LL Not , a spring 14 that 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. When the second control element part 4b is moved by means of the electric motor 10 in the direction of the minimum idle position, the tappet 17 is pushed into the sleeve 15 by the second control element part 4b and further biases the spring 14.

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 Leerlaufanschlag 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.In order to be able to use the load adjustment device according to the invention to control the speed limit, which is carried out via the electronic control device 12 and the electric motor 10, 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 shoulder 19 in the direction of the minimal idle position of the second control element part 4b, the shoulder 19 coming into contact with a stop <LL when the clutch 18 is disconnected, remains in this position even when the first control element part 4a is at the idle stop LL is present, a gap between this control element part 4a and the shoulder 19. The gap is only bridged when, with the clutch 18 closed, the second control element part 4b has assumed such a position that lies outside the idle range, thus above the maximum idle position of the second control element part 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.Following a speed limit control in which the first control element part 4a is located between the stops LL and VL, 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.

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.In the event that after the accelerator pedal 1 is released, the first control element part 4a should not be able to be displaced in the direction of idling, a pedal contact switch 21 is provided on the accelerator pedal 1, by means of which such a maladjustment can be determined.

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 β 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.FIG. 2 illustrates the air mass flow rate ṁ released by the auxiliary actuator 9 in the form of a throttle valve as a function of the throttle valve angle β. When the throttle valve is actuated by the electric motor 10, when passing through the idle control range between the throttle valve position LL min and the throttle valve position LL max, the air mass flow rate ṁ increases in the sense of a larger throttle valve opening angle β. If the electric motor 10 fails, the plunger 17, which is acted on by the spring 14, presses the throttle valve into a flap position with a throttle valve angle ß that is higher than the LL max position and an air mass flow rate that is reduced compared to the maximum air mass flow rate, until it is limited by the stop 16 via the second control element part 4b . From this position of the throttle valve, further pivoting of the throttle valve does not lead to any Changing the air mass flow rate, which ensures the cruise control function.

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.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.

BezugszeichenlisteReference symbol list

11
FahrpedalAccelerator pedal
22nd
Hebellever
33rd
GaszugThrottle cable
4a4a
erstes Schaltelementteilfirst switching element part
4b4b
zweites Schaltelementteilsecond switching element part
55
RückzugfederReturn spring
66
RückstellfederReturn spring
77
HauptstellgliedMain actuator
88th
AutomatikzugAutomatic train
99
HilfsstellgliedAuxiliary actuator
1010th
ElektromotorElectric motor
1111
IstwerterfassungseinrichtungActual value acquisition device
1212
elektronische Regeleinrichtungelectronic control device
1313
LeerlaufkontaktIdle contact
1414
Federfeather
1515
HülseSleeve
1616
Anschlagattack
1717th
StößelPestle
1818th
Kupplungclutch
1919th
Ansatzapproach
2020th
RückstellfederReturn spring
2121
PedalkontaktschalterPedal contact switch
2222
BaueinheitUnit

Claims (6)

  1. A load adjustment device with a control element (4a, 4b) which
    - can act on an actuator (7, 9) which determines the output of an internal combustion engine,
    - to which actuator the accelerator pedal (1) can be coupled, and which
    - in addition can be driven by means of an electrical actuating drive (10) cooperating with an electronic controller (12),
    wherein
    a) the actuator consists of a main actuator (7) and an auxiliary actuator (9) disposed separately therefrom, a first control element (4a) which can be coupled to the accelerator pedal (1) being associated with the main actuator (7), and a second control element part (4b) which can be coupled to the electrical actuating drive (10) being associated with the auxiliary actuator (9),
    b) the regulating distance of the first control element part (4a) is restricted in the direction of closure of the main actuator (7) by an idle-running stop (LL),
    c) the auxiliary actuator (9) can be adjusted by means of the electrical actuating drive (10) and the second control element part (4b), independently of the first control element part (4a), within a predetermined idle-running adjustment range of the internal combustion engine, when the first control element part (4a) is seated against the idle-running stop (LL),
    characterised in that
    d) the first control element (4a) can be driven by the electrical actuating drive (10) in the direction of opening of the actuators (7, 9) via an attachment (19), which can be coupled by means of a coupling (18) to the second control element part (4b) and which is biassed in the direction of closure of the actuators (7, 9) by means of a spring (20).
  2. A load adjustment device according to claim 1, characterised in that the second control element part (4b) can be biassed into an emergency idle-running position (LLemerg.) in the direction of opening of the auxiliary actuator (9) by means of a spring (14) with restricted travel.
  3. A load adjustment device according to claim 1 or 2, characterised in that a contact (13) is provided for determining the idle-running position (LL) of the first control element part (4a), which contact triggers the electrical actuating drive (10) via the electronic controller.
  4. A load adjustment device according to any one of claims 1 to 3, characterised in that an instantaneous value detection device (11), which cooperates with the electronic controller (12), is associated with the second control element part (4b).
  5. A load adjustment device according to any one of claims 1 to 4, characterised in that when the coupling (18) is disengaged the attachment (19) is seated against a stop (<LL), which is situated further in the direction of closure of the actuators (7, 9) than is the idle-running stop (LL) of the first control element part (4a).
  6. A load adjustment device according to any one of claims 1 to 5, characterised in that the actuator (7, 9), the control element (4a, 4b) and the electrical actuating drive (10) form one unit (22).
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