DE2712327A1 - Verfahren zur selbsttaetigen regelung von kraftfahrzeugen - Google Patents

Verfahren zur selbsttaetigen regelung von kraftfahrzeugen

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DE2712327A1 DE19772712327 DE2712327A DE2712327A1 DE 2712327 A1 DE2712327 A1 DE 2712327A1 DE 19772712327 DE19772712327 DE 19772712327 DE 2712327 A DE2712327 A DE 2712327A DE 2712327 A1 DE2712327 A1 DE 2712327A1
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Description

Patentanwälte Dipl.-ing. H. Weickmann, Dipl-Phys. Dr. K. Fincke
Dipl.-Ing. F. A.Weickmann, Dipl.-Chem. B. Huber
PLBA * MÜNCHEN 16, DEN
POSTFACH 160(20 MÖHLSTRASSE 22, RUFNUMMER 9139 21/22
FIAT Societä per Azioni 1or Corso Marconi Turin, Italien
Verfahren zur selbsttätigen Regelung von Kraftfahrzeugen '
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur selbsttätigen Regelung eines von einer Brennkraftmaschine angetriebenen Kraftfahrzeuges mit einem stufenlos steuerbaren Obersetzungsgetriebe zwischen der Brennkraftmaschine und den Rädern.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, für jedes vom Fahrer des Kraftfahrzeuges gewählte Leistungsniveau der Brennkraftmaschine das übersetzungsverhältnis und die Brennstoffzufuhr zur Brennkraftmaschine selbsttätig so zu regeln, daß aan optimale Betriebsbedingungen bei minimalem Brennstoffverbrauch er- hält.
Zur Lösung dieser Aufgabe wird erfindungsgemäß vorgeschlagen,
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daß vor Inbetriebnahme des Fahrzeuges zunächst eine erste Funktion aufgestellt und gespeichert wird, die eine Beziehung zwischen der öffnung eines Drosselklappenventlles oder der Drosseleinstellung der Brennkraftmaschine und der entsprechenden Ausgangsleistung der Brennkraftmaschine angibt, daß eine zweite Funktion aufgestellt und gespeichert wird, welche dine Beziehung zwischen der Leistung der Brennkraftmaschine und der entsprechenden Umdrehungsgeschwindigkeit der Brennkraftmaschine angibt und daß bei Betrieb des Kraftfahrzeuges folgende Verfahrensschritte nacheinander durchge- führt werden:
a) Auswahl eines gewünschten Leistungsniveaus der Brennkraftmaschine;
b) Berechnung der zum Erreichen des genannten Leistungsniveaus unter minimalem Brennstoffverbrauch notwendi- gen öffnung des Drosselklappenventils oder der Drosseleinstellung unter Verwendung der ersten Funktion;
c) Regelung der öffnung des Drosselklappenventils oder der Drosseleinstellung der Brennkraftmaschine derart, daß sie dem berechneten Wert entspricht;
d) Berechnung der optimalen Umdrehungsgeschwindigkeit der Brennkraftmaschine entsprechend dem gewählten Leistungsniveau unter Verwendung der zweiten Funktion;
e) Messung des Istwertes der Umdrehungsgeschwindigkeit der Brennkraftmaschine >
f) Vergleich der berechneten Umdrehungsgeschwindigkeit mit dem Istwert der Umdrehungsgeschwindigkeit und
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g) Verwendung des Vergleichsergebnisses zur Änderung des Übersetzungsverhältnisses in der Weise, daß die tatsächliche Umdrehungsgeschwindigkeit der Brennkraftmaschine im wesentlichen mit der berechneten optimalen Umdrehungsgeschwindigkeit übereinstimmt.
Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird vorgeschlagen, daß vor Inbetriebnahme des Fahrzeuges eine dritte Funktion aufgestellt und gespeichert wird, die eine Beziehung zwischen der Stellung des Bremspedales des Kraftfahrzeuges und der zur Erzielung einer Bremswirkung der Brennkraftmaschine erforderlichen Umdrehungsgeschwindigkeit der Brennkraftmaschine angibt und daß bei Betätigung des Bremssystemes des Kraftfahrzeuges während dessen Betrieb folgende Verfahrensschritte nacheinander vorgenommen werden:
h) Verringerung der Brennstoffzufuhr zur Brennkraftmaschine;
i) Berechnung der zum Erreichen der Bremswirkung notwendigen Umdrehungsgeschwindigkeit der Brennkraftmaschine unter Verwendung der dritten Funktion;
j) Vergleich der berechneten Umdrehungsgeschwindigkeit mit der tatsächlichen Umdrehungsgeschwindigkeit der Brennkraftmaschine; und
k) Änderung des Übersetzungsverhältnisses in der Weise, daß die tatsächliche Umdrehungsgeschwindigkeit der Brennkraftmaschine im wesentlichen mit der für den Brems-Vorgang berechneten übereinstimmt.
Mit Hilfe des vorliegenden erfindungsgemäßen Verfahrens ist es möglich, die Brennstoffzufuhr zur Brennkraftmaschine und das Übersetzungsverhältnis für einen optimalen Brennstoffverbrauch sowohl während des Fahrbetriebes als auch während des Bremsens des Kraftfahrzeuges selbsttätig zu regeln.
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Die beiliegenden Zeichnungen erläutern die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispieles. Es stellen dar:
Fig. 1, 1a, 2 und 3 drei Diagramme mit der graphischen Darstellung der bei der Durchführung des erfindungsgemäßen RegelVerfahrens verwendeten Funktionen, und
Fig. 4 ein Blockdiagramm eines Systems zur Durchführung des erfindungsgemäßen RegelVerfahrens.
In dem Diagramm gemäß Fig. 1 ist auf der Ordinate die Ausgangsleistung einer Verbrennungskraftmaschine in PS und auf der Abszisse die Umdrehungsgeschwindigkeit der Brennkraftmaschine in Umdrehungen der Kurbelwelle pro Minute aufgetragen. Experimentell ermittelte Kurven A stellen eine Schar von Kurven konstanten Brennstofflusses dar. Die Kurve B ist der Ort der Punkte maximaler Leistung der Kurven A. Kurve B gibt die Be triebszustände der Brennkraftmaschine wieder, bei denen der spezifische Brennstoffverbrauch minimal ist und gibt so eine eineindeutige Beziehung an zwischen der Motorleistung und der zur Erzielung einer gegebenen Motorleistung bei minimalem Brennstoffverbrauch notwendigen Umdrehungszahl.
Die Kurve B kann alternativ hierzu auch aus den Kurven H gleicher Drosselklappenöffnung oder gleicher Drosseleinstellung im Falle von Brennkraftmaschinen mit Brennstoffeinspritzung erhalten werden. Dies 1st in Fig. 1a dargestellt, in welcher auf der Abszisse und der Ordinate die gleichen Einheiten wie in Fig. 1 aufgetragen sind.
Aus der in Fig. 1a dargestellten Kurve B kann man die in Fig. dargestellte Kurve C erhalten, in welcher die Öffnung der Drosselklappe des Vergasers (oder der Einstellung der Drossel) gegen das geforderte Leistungsniveau der Brennkraftmaschine aufgetragen ist, wobei letzteres in Prozenten der maximal möglichen Aus-
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gangsleistung angegeben ist. Ferner kann aus der Kurve B die in Fig. 3 dargestellte Kurve D erhalten werden, in welcher die Umdrehungsgeschwindigkeit der Brennkraftmaschine, ausgedrückt durch Umdrehungen der Kurbelwelle pro Minute, gegen das geforderte Leistungsniveau aufgetragen ist, wobei dieses in den gleichen Einheiten wie in Fig. 2 wiedergegeben ist.
Zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens werden zunächst die Kurven C und D der Fig. 2 und 3 experimentell für die Brennkraftmaschine eines Kraftfahrzeuges ermittelt. Auf der Basis dieser experimentellen Messungen wird eine erste Funktion F- (Kurve C) tabelliert, welche die Winkelstellung der Drosselklappe oder die Einstellung der Drosseldüse der Brennkraftmaschine als eine Funktion der in Prozenten der maximalen Leistung ausgedrückten Ausgangsleistung der Brennkraftmaschine ausdrückt. Ferner wird eine zweite Funktion F-(Kurve D) tabelliert, welche die Anzahl von Umdrehungen als Funktion der Ausgangsleistung der Brennkraftmaschine ausdrückt.
Da es nicht möglich ist, auf diese Weise eine Bremswirkung der Brennkraftmaschine direkt zu erhalten, ist es wünschenswert, den Totgang des Bremspedales, der für diesen Zweck vergrößert werden kann, zur Erzeugung eines Signales zu verwenden, welches eine Änderung der Getriebeübersetzung des Kraftfahrzeuges zwecks Erzielung einer Bremswirkung der Brennkraftmaschine vorrangig vor der Steuerung erzielt, die durch ein vom Gaspedal des Kraftfahrzeuges abgeleitetes Signal ausgelöst wird. Daher wird eine experimentelle Beziehung hergestellt durch Tabellieren einer dritten Funktion F., welche die Stellung des Bremspedales des Kraftfahrzeuges im Bereich seines Totganges als Funktion der zum Bremsen erforderlichen Motordrehzahl ausdrückt, so daß die Brennkraftmaschine eine befriedigende Bremswirkung erzielt.
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Während des Betriebs erfordert die Regelung gemäß der vorliegenden Erfindung eine Reihe von Operationen wie folgt:
a) Auswahl eines vorbestimmten Leistungsniveaus der Brennkraftmaschine durch den Fahrer;
b) Berechnung des zur Erzielung des vorbestimmten Leistungsniveaus bei minimalem Kraftstoffverbrauch notwendigen öffnung des Drosselklappenventiles oder der Einstellung der Drosseldüse unter Verwendung der Funktion F. (Kurve C);
c) Regelung der öffnung des Drosselklappenventiles oder der Düseneinstellung in der Weise, daß jeweils Übereinstimmung mit den berechneten Werten erreicht wird;
d) Berechnung der dem vorbestimmten Leistungsniveau entsprechenden Umdrehungsgeschwindigkeit der Brennkraftmaschine unter Verwendung der Funktion F2 (Kurve D);
e) Messung der tatsächlichen Umdrehungsgeschwindigkeit der B rennkraftmaschine;
f) Vergleich der tatsächlichen Umdrehungsgeschwindigkeit mit der berechneten Umdrehungsgeschwindigkeit; und
g) Verwendung des Vergleichsresultates zur Änderung des Übersetzungsverhältnisses in dem Sinne, daß die tatsächliche Umdrehungsgeschwindigkeit der Brennkraftmaschine im wesentlichen mit der berechneten optimalen Umdrehungsgeschwindigkeit übereinstimmt.
Während des Bremsens laufen folgende Verfahrensschritte des erfindungsgemäßen RegelVerfahrens ab:
h) Verringerung der Kraftstoffzufuhr zur Brennkraftmaschine durch Betätigung des Drosselventiles; 709840/0826
i) Berechnung der zum Erzielen der gewünschten Motorbremswirkung notwendigen Umdrehungsgeschwindigkeit der Brennkraftmaschine unter Verwendung der dritten Funktion F3;
j) Vergleich der berechneten Umdrehungsgeschwindigkeit mit der tatsächlichen Umdrehungsgeschwindigkeit der Brennkraftmaschine; und
k) Änderung des Übersetzungsverhältnisses in dem Sinne, daß die tatsächliche Umdrehungsgeschwindigkeit mit der für den Bremsvorgang berechneten Umdrehungsgeschwindigkeit im wesentlichen übereinstimmt.
Fig. 4 zeigt ein schematisches Blockdiagramm eines in einem Kraftfahrzeug installierten Systems zur Regelung einer Brennkraftmaschine gemäß dem vorliegenden Verfahren.
Die Bezugsziffer 12 bezeichnet eine Brennkraftmaschine mit einem Vergaser 14 und einer Kurbelwelle 16, welche den Antrieb von der Brennkraftmaschine zu den Fahrzeugrädern über ein übersetzungssystem mit einem Getriebe 18 überträgt. Das Getriebe 18 hat ein stufenlos einstellbares übersetzungsverhältnis und ist über einen Servomechanismus 2o gesteuert. Ein mit dem Gaspedal 22a des Kraftfahrzeuges verbundener Signalgeber 22 gibt ein Ausgangssignal a, das ein MaB für die gewünschte Maschinenleistung ist. In der Leerlaufstellung des Gaspedales 22a gibt die Brennkraftmaschine keine Leistung und bei vollem Niederdrücken des Gaspedales 22a ihre maximale Leistung ab.
Das Signla a wird auf einen Speicher 24 gegeben, in dem die Funktion F1 gespeichert ist. Der Speicher 24 liefert ein Ausgangssignal b, welches ein MaB für den öffnungswinkel des Drosselklappenventiles des Vergasers 14 darstellt.
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Das Signal a wird ferner auf einen Speicher 28 gegeben, in dem die Funktion F2 gespeichert ist. Der Speicher 28 liefert ein Ausgangssignal c entsprechend der berechneten Umdrehungsgeschwindigkeit der Brennkraftmaschine. Ein mit dem Bremspedal 3oa des Kraftfahrzeuges gekoppelter Stellungsanzeiger 3o liefert ein Signal d entsprechend der Stellung des Bremspedales 3oa. Das Signal d wird auf einen Speicher 34 gegeben, in dem die Funktion F. gespeichert ist. Der Speicher 34 liefert ein Ausgangssignal e, welches ein Mae für die für den Bremsvorgang berechnete Um drehungsgeschwind!gkeit der Brennkraftmaschine darstellt.
Jede der Vorrichtungen 24, 28 und 34 kann beispielsweise in Serie hintereinander geschaltet einen Analog-Digital-Umsetzer, einen Lesespeicher (ROM) und einen Digital-Analog-Umsetzer aufweisen.
Das Signal b wird über einen ersten Eingang auf eine Additionsschaltung 25 gegeben, dessen zweiter Eingang ein Signal von einem Stellungsanzeiger 25a erhält, der die Stellung der Drosselklappe des Vergasers 14 oder die Einstellung einer Drosseldüse im Falle einer Brennkraftmaschine mit Brennstoffeinspritzung mißt.
Ein Fehlersignal von der Additionsschaltung 25 geht auf den ersten Eingang eines Servomechanismuses 26, welche die Stellung der Drosselklappe in dem Vergaser 14 regelt. Der zweite Eingang des Servomechanismuses 26 erhält über eine Verbindungsleitung 32 das Signal d von dem Stellungsanzeiger 3o, das eine öffnung der Drosselklappe des Vergasers 14 verhindert, wenn das Bremspedal niedergedrückt wird.
Das von der Speichervorrichtung 28 ausgesandte Signal c, welches ein Maß für die Motordrehzahl während des Fahrens ist und das von der Speichervorrichtung 34 ausgesandte Signal e, welches ein Maß für die Motordrehzahl während des BremsVorganges ist,
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werden einem OR-Kreis 36 zugeführt, an dessen Ausgang ein Signal f erzeugt wird, welches einen Wert für die berechnete Drehzahl darstellt. Ein Meßwertwandler 38 wirkt mit der Kurbelwelle 16 der Brennkraftmaschine zusammen und liefert ein Signal g, welches ein Maß für die tatsächliche Umdrehungsgeschwindigkeit der Brennkraftmaschine darstellt. Die Signale f und g werden einer Additionsschaltung 4o zugeführt, welche sie miteinander vergleicht und ein Ausgangssignal h erzeugt. Das Ausgangssignal h steuert den Servomechanismus 2o, welcher das übersetzungsverhältnis des Getriebes 18 einstellt, um die gewünschten Fahrbedinungen zu erreichen.
Der Beitrag der Brennkraftmaschine 12 zum Bremsvorgang erfolgt in der Weise, daß mindestens ein Teil der Bremswirkung der Brennkraftmaschine während des Totganges des Bremspedales eintritt, d.h. bevor das Servorbremssystem des Kraftfahrzeuges wirksam wird.
Das vorstehend beschriebene Verfahren kann nicht nur bei Kraftfahrzeugen mit stufenlos steuerbarem Getriebe, sondern auch bei Kraftfahrzeugen verwendet werden, die ein Getriebe mit diskreten Übersetzungsverhältnissen haben. Im letzteren Fall lassen sich die optimalen Bedingungen mit einer gewissen Näherung erhalten, die umso größer ist, je höher die Verhältniszahl der übersetzung ist.
Die vorstehend beschriebene Ausführung der Erfindung stellt lediglich ein Ausführungsbeispiel dar, dessen Einzelteile in gewissen Grenzen variiert werden können.
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Le e
Λ3β i t e

Claims (2)

  1. Patentansprüche
    Ö Verfahren zur Regelung eines von einer Brennkraftmaschine angetriebenen Fahrzeuges mit einem stufenlos steuerbaren übersetzungsgetriebe zwischen der Brennkraftmaschine und den Rädern, dadurch gekennzeichnet , daß vor Inbetriebnahme des Fahrzeuges eine erste Funktion (F1) aufgestellt und gespeichert wird, welche eine Beziehung zwischen der öffnung des Drosselklappenventils oder der Drosseleinstellung der Brennkraftmaschine einerseits und der entsprechenden Ausgangsleistung der Brennkraftmaschine andererseits angibt, daß eine zweite Funktion (F2) aufgestellt und gespeichert wird, welche eine Beziehung zwischen der Maschinenleistung und der entsprechenden Umdrehungsgeschwindigkeit der Brennkraftmaschine angibt und daß beim Fahrbetrieb des Fahrzeuges folgende Verfahrensschritte durchgeführt werden:
    a) Wahl eines gewünschten Leistungsniveaus der Brenn-Kraftmaschine;
    b) Berechnung der zur Erzielung des genannten Leistungsniveaus bei minimalem Brennstoffverbrauch notwendigen Drosselklappenöffnung oder Drosseleinstellung unter Verwendung der ersten gespeicherten Funktion (F..);
    c) Regelung der Drosselklappenöffnung oder der Drosseleinstellung der Brennkraftmaschine so, daß sie mit der berechneten im wesentlichen übereinstimmt;
    d) Berechnung der dem gewählten Leistungsniveau entsprechenden optimalen Umdrehungsgeschwindigkeit der Brennkraft-
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    ORIGINAL INSPECTED
    maschine unter Verwendung der zweiten gespeicherten Funktion (F2);
    e) Messung der tatsächlichen Umdrehungsgeschwindigkeit der Brennkraftmaschine;
    £) Vergleich der berechneten Umdrehungsgeschwindigkeit mit der gemessenen tatsächlichen Umdrehungsgeschwindigkeit; und
    g) Verwendung des bei dem Vergleich erzielten Resultates
    zur Änderung des Übersetzungsverhältnisses in der Weise, daß die tatsächliche Umdrehungsgeschwindigkeit der Brennkraftmaschine im wesentlichen mit der berechneten optimalen Umdrehungsgeschwindigkeit übereinstimmt.
  2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß vor Inbetriebnahme des Fahrzeuges eine dritte Funktion (F3) aufgestellt und gespeichert wird, welche eine Beziehung zwischen der Stellung des Bremspedales dee Kraftfahrzeuges und der zur Erzielung einer Bremswirkung durch die Brennkraftmaschine erforderlichen Umdrehungsgeschwindigkeit der Brennkraftmaschine angibt, und daß bei Betrieb des Fahrzeuges und Betätigung seines Bremssystemes folgende Verfahrensschritte durchgeführt werden:
    h) Verringerung der Kraftstoffzufuhr zur Brennkraftmaschine;
    i) Berechnung der zur Erzielung der gewünschten Bremswirkung notwendigen Umdrehungsgeschwindigkeit der Brennkraftmaschine unter Verwendung der dritten Funktion (F3)
    70S 340/0826
    j) Vergleich der berechneten Umdrehungsgeschwindigkeit mit der tatsächlichen Umdrehungsgeschwindigkeit der Brennkraftmaschine;und
    k) Änderung des Obersetzungsverhältnisses in der Weise, daß die tatsächliche Umdrehungsgeschwindigkeit der Brennkraftmaschine im wesentlichen mit der für den Bremsvorgang berechneten Umdrehungsgeschwindigkeit übereinstimmt.
    7 0 - ' n/ C 3 ? B
DE19772712327 1976-03-22 1977-03-21 Verfahren zur selbsttaetigen regelung von kraftfahrzeugen Pending DE2712327A1 (de)

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