DE2732905C2 - - Google Patents
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung zum Regeln der Fahrgeschwindig
keit eines Kraftfahrzeuges mit einem vom Fahrer betätigbaren, ein elektrisches
Sollwertsignal abgebenden Sollwertgeber, der mit dem Sollwerteingang eines
elektrischen Reglers in Verbindung steht, der eine mit dem das Kraftstoff-
Luftgemisch beeinflussenden Element, insbesondere die Drosselklappe, gekuppelte
Stellvorrichtung enthält, deren jeweilige Stellposition von einem Istwertgeber
erfaßt als elektrisches Istwertsignal auf den Istwerteingang des Reglers
gegeben wird, und einem mit einem Reglereingang verbundenen Stromkreis, der ein
von einem oder mehreren mit dem Kraftstoffverbrauch in Beziehung stehenden
Betriebsparametern abhängiges Signal abgibt.
Eine solche Einrichtung ist aus der US-PS 36 48 808 bekannt. Bei der Einrichtung
dieser Art ist das Gaspedal mit einem elektrischen Stellungsgeber gekuppelt,
der ein von der jeweiligen Gaspedalstellung abhängiges elektrisches Signal
an den Sollwerteingang des Reglers abgibt. Ein weiterer Stellungsgeber ist mit
der Drosselklappe gekuppelt und mit dem Istwerteingang des Reglers verbunden.
Auf die Drosselklappe wirkt eine Stellvorrichtung, die von dem Regler ange
steuert ist. Eine derartige Einrichtung hat gegenüber den bekannten Einrichtungen,
bei denen das Gaspedal und die Drosselklappe mechanisch miteinander verbunden
sind, den Vorteil, daß das Gaspedal leichtgängig bewegbar und somit eine fein
dosierbare, kraftstoffsparende Betätigung möglich ist. Wahlweise können anstelle
des Gaspedals als Sollwertgeber ein Geschwindigkeitssollwertgeber oder ein
Drehzahlsollwertgeber auf den Eingang der Einrichtung geschaltet werden, deren
Sollwertvorgaben mit den entsprechenden Istwerten des Geschwindigkeitssensors
oder des Drehzahlsensors verglichen werden, so daß bei feststehender Gaspedal
stellung das Fahrzeug mit konstanter Geschwindigkeit gefahren werden kann, wobei
Belastungsänderungen des Motors, wie sie beispielsweise vom Straßenverlauf
oder anderen die Geschwindigkeit des Fahrzeugs beeinflussenden Größen abhängen,
nicht durch Änderungen der Gaspedalstellung ausgeglichen zu werden brauchen.
Durch einen solchen geregelten Fahrbetrieb läßt sich, wie sich gezeigt hat, der
Kraftstoffverbrauch pro Wegstreckeneinheit im Vergleich zu anderen Regelarten
in gewissem Umfang vermindern. Nach wie vor ist jedoch der Kraftstoffverbrauch
pro Wegstreckeneinheit von der Fahrweise des Fahrers in erheblichem Umfang
abhängig, was unerwünscht ist.
Aus der US-PS 32 80 624 ist zwar ein Kompensationskreis zur Korrektur der Drossel
klappenstellung bekannt, dabei handelt es sich aber um einen Kompensationskreis
in einem automatischen Geschwindigkeitsregelsystem, der durch die Abgabe von
Vorhaltewerten das unerwünschte "Sägen", d. h. periodische Geschwindigkeits
schwankungen um den Sollbereich, unterdrücken soll. Bei eingeschaltetem auto
matischen Geschwindigkeitsregelsystem ist dieser Kompensationskreis ständig
wirksam.
Der Gegenstand der DE-OS 24 36 143 betrifft einen automatischen Geschwindigkeits
regler für Fahrzeuge mit Selbstantrieb, wobei die Geschwindigkeitsvorgabe
entweder intern oder extern vom Fahrzeug liegen kann und entweder eine gleichmäßige
Fahrgeschwindigkeit ohne Bedienung durch den Fahrer eingehalten oder aber ein
einheitlicher Verkehrsfluß erreicht werden soll. Zur Lage-, Geschwindigkeits- und
Beschleunigungsbestimmung sind entsprechende Reaktionsrechner vorgesehen, die
Modelle für die speziellen Fahrzeugparameter darstellen. Die Konstanten aller
Reaktionsrechner werden so eingestellt, daß deren Schaltung die Reaktion des
Fahrzeugs auf Änderungen des zugeordneten Parameters nachbildet. Für eine Aus
bildung der Schaltung oder Programmierung des Rechners im Sinne einer kraftstoff
verbrauchsmindernden Korrektur der Drosselklappenauslenkung gibt der Inhalt der
DE-OS 24 36 143 keinen Hinweis.
In der DE-PS 8 21 769 ist ein Verfahren und eine Vorrichtung zur selbsttätigen
Regelung von Kraftfahrzeugantrieben beschrieben. Dabei sollen ferner alle
fahrzeugseitig den Betriebszustand beeinflussenden Betätigungsorgane durch
geeignete Regelvorrichtungen wirkungsmäßig so kombiniert werden, daß, der Stellung
nur eines Hebels folgend, im Beharrungszustand die Sollgeschwindigkeit mit
kleinstmöglichem Brennstoffverbrauch, d. h. höchster Wirtschaftlichkeit gefahren
wird, wohingegen in nicht stationärem Zustand alle für Beschleunigung und
Verzögerung maßgebenden Faktoren durch die Automatik so eingesetzt werden, daß
unter Umständen größte Beschleunigung bzw. Verzögerung erreicht wird. Die
Beachtung der Lehre nach der Patentschrift führt also entscheidend vom Anmeldungs
gegenstand weg und führt zu keiner Korrektur im Sinne einer Senkung des Kraftstoff
verbrauchs.
Aufgabe der Erfindung ist es, die Einrichtung der eingangs beschriebenen Gattung
dahingehend zu verbessern, daß mit ihr eine weitergehende Senkung des Kraftstoff
verbrauchs pro Wegstreckeneinheit erzielt werden kann. Insbesondere soll die
Einrichtung so ausgebildet werden, daß der Einfluß der Fahrweise des Fahrers auf
den Kraftstoffverbrauch in möglichst engen Grenzen bleibt. Des weiteren sollen
diese Maßnahmen mit einem möglichst geringen Aufwand realisierbar sein.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Stromkreis als Regel
stufe ausgebildet ist, die ein das Istwertsignal zur Korrektur der sollwert
abhängigen Auslenkung der Drosselklappe im Sinne einer Senkung des Kraftstoff
verbrauchs vergrößerndes bzw. das Sollwertsignal verkleinerndes Ausgangssignal
abgibt und daß Schalter zum Wirksam- bzw. Unwirksamschalten der Regelstufe
vorgesehen ist.
Es hat sich gezeigt, daß die Erzeugung der Korrektursignale mit einer solchen
Regelstufe mit besonders geringem Aufwand möglich ist. Insbesondere lassen sich
hierbei in einfacher Weise die unterschiedlichsten Betriebsparameter-Drossel
klappenstellwinkel-Kennlinien erzeugen. Bei einer solchen Einrichtung wird also
die vom Fahrer über das Gaspedal eingegebene Drosselklappenverstellung im Sinne
einer Kraftstoffverbrauchsminderung gegebenenfalls unter Berücksichtigung der
durch das Verkehrsgeschehen erforderlichen Fahrweise korrigiert.
Gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung sind manuell bedienbare Schalter
zum Wirksam- bzw. Unwirksamschalten der einzelnen Stromkreise vorgesehen.
Nach einer anderen Ausführungsform der Erfindung sind bei Erreichen bestimmter
vorgegebener Betriebswerte schaltende Schalter vorgesehen. Beide Ausführungs
formen können sowohl einzeln als auch in Kombination Verwendung finden, um die
Regelstufe wirksam zu schalten oder unwirksam, wenn infolge der Begrenzung der
Drosselklappenöffnung durch die Regelstufe die Beschleunigung und die Höchst
geschwindigkeit auf derart niedere Werte absinken, daß die Fahreigenschaften
des Fahrzeugs unter ein tolerierbares Maß sinken.
Vorteilhaft kann auch gemäß einem weiteren Gedanken der Erfindung ein Stromkreis
vorgesehen sein, der ein von der Zuladung des Kraftfahrzeugs abhängiges Korrektur
signal erzeugt.
Gemäß einem weiteren Gedanken der Erfindung ist ein Stromkreis vorhanden, der
ein von der Kraftstoffrestmenge im Kraftstofftank abhängiges Korrektursignal
erzeugt. Hierbei steuert der Stromkreis unter Hintansetzung aller anderen Betriebs
parameter, wie beispielsweise der Last, der Beschleunigung, hoher Fahrgeschwin
digkeit etc., den Motor derart, daß mit der vorhandenen Kraftstoffrestmenge
eine möglichst große Wegstrecke zurückgelegt werden kann. Dabei hat es sich als
zweckmäßig erwiesen, einen selbsttätig arbeitenden Schalter zum Wirksam- bzw.
Unwirksamschalten des Stromkreises vorzusehen, der das von der Kraftstoffrestmenge
im Kraftstofftank abhängige Korrektursignal erzeugt.
Die verschiedenen oben beschriebenen Stromkreise können, auch mit anderen Strom
kreisen, die von anderen Betriebsparametern abhängige Korrektursignale erzeugen,
sowohl einzeln als auch in Kombination Verwendung finden.
Die Erfindung sei anhand der Zeichnung, die Ausführungsbeispiele enthält,
näher erläutert. Es zeigt
Fig. 1 ein Blockschaltbild einer erfindungsgemäßen Einrichtung,
Fig. 2 ein für die vorliegenden Zwecke verein
fachtes Schaltbild einer Regelstufe und
Fig. 3 ein für die vorliegenden Zwecke vereinfach
tes Schaltbild einer anderen Regelstufe.
Die Einrichtung umfaßt einen elektrischen Regler 1, der im
wesentlichen aus einem Vergleicher 2, einem diesem nachge
schalteten Verstärker 3 und einer Stellvorrichtung 4 besteht,
die aus einem elektrischen Servomotor 5, einem Stellorgan 6
und einer dazwischengeschalteten elektromagnetischen Kupp
lung 7 aufgebaut ist. Der Regler 1 enthält des weiteren einen
Stellungsgeber 8, der mit dem Stellorgan 6 verbunden ist und
eine der jeweiligen Position des Stellungsgebers 8 proportio
nale Spannung an den einen Eingang des Vergleichers 2 abgibt.
Am anderen Eingang des Vergleichers 2, der beispielsweise aus
einer Reihenschaltung zweier Widerstände aufgebaut sein kann,
die an ihren freien Enden mit den zu vergleichenden Signalen
beaufschlagt sind und deren miteinander verbundene Enden den
Vergleicherausgang bilden, liegt normalerweise der Stellungs
geber 9, der als veränderlicher Widerstand ausgebildet und mit
dem Gaspedal 10 des Kraftfahrzeugs gekuppelt ist.
Bei der erfindungsgemäßen Einrichtung ist er jedoch mit dem
Sollwerteingang einer Regelstufe 11 verbunden, deren Ausgang
mit dem anderen Eingang des Vergleichers 2 in Verbindung steht.
An den Istwerteingang des Reglers 11 ist ein Geber 12 angeschlos
sen, der einem Betriebsparameter zugeordnet ist und ein von die
sem abhängiges Spannungssignal abgibt.
Bei einer Regelstufe, die ein von der Beschleunigung des
Kraftfahrzeugs abhängiges Korrektursignal abgibt - eine
solche Regelstufe ist in Fig. 2 dargestellt -, kann der
Geber 12 ein Tachogenerator sein, der ein von der Fahrge
schwindigkeit des Kraftfahrzeugs abhängiges Spannungssignal
abgibt. Dieses wird dann in einer Differenzierstufe 13
differenziert, so daß am Ausgang der Differenzierstufe 13
ein von der jeweiligen Beschleunigung abhängiges Spannungs
signal zur Verfügung steht. Mit diesem wird dann der positive
Eingang eines Differenzverstärkers 14 beaufschlagt, dessen
Ausgang einerseits mit dem Sollwerteingang des Reglers 1
verbunden ist und andererseits über einen Widerstand 15
auf den negativen Eingang des Operationsverstärkers 14 rück
gekuppelt ist. Der negative Eingang des Operationsverstärkers
14 ist des weiteren an einen Spannungsteiler 16 angeschlossen.
Der Sollwerteingang des Reglers 1 ist des weiteren mit dem
Stellungsgeber 9 verbunden.
Zur Erläuterung der Wirkungsweise der Einrichtung sei davon
ausgegangen, daß sich das Gaspedal 10 in seiner Ruhestellung
befindet und der Motor mit seiner Leerlaufdrehzahl umläuft.
Die Drosselklappe 17 befindet sich dann in ihrer Leerlauf
stellung und der Vergleicher 2 ist an seinen beiden Eingängen
mit Signalen beaufschlagt, die dem herrschenden Gleichgewicht
entsprechen. Wird nun das Gaspedal 10 durch den Fahrer um
einen bestimmten Winkel verschwenkt, so gibt der Stellungs
geber 9 ein höheres Spannungssignal an den Vergleicher 2, der
den Servomotor 5 ansteuert. Dieser verschwenkt über das Stell
organ 6 die Drosselklappe 15 im Sinne einer Drehzahlerhöhung.
Die Positionsänderung des Stellorgans 6 hat eine Änderung
des Ausgangssignals des Stellungsgebers 8 zur Folge, wodurch
die Spannung am anderen Eingang des Vergleichers 2 anwächst.
Gleichzeitig erfolgt durch die Drehzahländerung des Motors
auch eine Erhöhung der Fahrgeschwindigkeit des Kraftfahrzeugs.
Dies hat ein Anwachsen des Ausgangssignals an der Differenzier
stufe 13 zur Folge. Bleibt die Amplitude des Ausgangssignals
der Differenzierstufe 13 unter einem bestimmten vorgegebenen
Wert, so erfolgt keine Korrektur des Ausgangssignals des
Stellungsgebers 9. Im anderen Falle jedoch, das heißt, bei einer
zu großen Beschleunigung, wird das Potential am Sollwerteingang
des Reglers durch den Differenzverstärker 14 verringert, und
zwar um einen solchen Betrag, daß die Drosselklappe 17 in eine
Stellung verschwenkt wird, die dem gerade herrschenden Beschleu
nigungswert entspricht. Bei unveränderter Stellung des Stellungs
gebers 9 beschleunigt das Fahrzeug mit einer durch die Regelstufe
11 begrenzten Beschleunigung bis der Regler 1 sich in seinem
Gleichgewichtszustand befindet.
Bei der in Fig. 3 dargestellten Regelstufe 11′ wird ein von der
Motordrehzahl abhängiges Korrektursignal erzeugt. Die Regelstufe
besitzt im wesentlichen den gleichen Aufbau wie die Regelstufe 11
jedoch fehlt die Differenzierstufe 13 und der Differenzverstär
ker 14 wird unmittelbar von einem Drehzahlgeber 18 angesteuert.
Steigt bei dieser Einrichtung das Potential auf der Leitung 19
aufgrund einer Betätigung des Gaspedals über einen der jeweili
gen Motordrehzahl zugeordneten Wert an, so wird durch den Differenz
verstärker das Potential auf den diesem Drehzahlwert zugeordneten
Wert vermindert. Dies bedeutet, daß beispielsweise bei einem
Beschleunigungsvorgang die Drosselklappe 17 sich nur jeweils
so weit öffnet, wie dies für die jeweils herrschende Drehzahl
gerade erforderlich ist, das Fahrzeug also mit geringstmög
lichem Kraftstoffverbrauch optimal beschleunigt.
Zum Wirksam- bzw. Unwirksamschalten der Regelstufe 11 bzw.
11′ kann jeweils ein Schalter 20 bzw. 21 vorgesehen werden,
wobei der Schalter 20 in der Regelstufe 11 so ausgebildet ist,
daß er bei Überschreiten eines bestimmten Beschleunigungswer
tes die Regelstufe 11 wirksam schaltet. Zu diesem Zweck wird
der Schalter 20 über einen an den Ausgang der Differenzier
stufe 13 angeschlossenen Schwellwertschalter 22 angesteuert.
Der in der Regelstufe 11′ befindliche Schalter 21 ist manuell
betätigbar.
Claims (5)
1. Einrichtung zum Regeln der Fahrgeschwindigkeit eines Kraftfahrzeuges
mit einem vom Fahrer betätigbaren, ein elektrisches Sollwertsignal
abgebenden Sollwertgeber, der mit dem Sollwerteingang eines elektrischen
Reglers in Verbindung steht, der eine mit dem das Kraftstoff-Luft
gemisch beeinflussenden Element, insbesondere die Drosselklappe,
gekuppelte Stellvorrichtung enthält, deren jeweilige Stellposition von
einem Istwertgeber erfaßt als elektrisches Istwertsignal auf den
Istwerteingang des Reglers gegeben wird, und einem mit einem Reglerein
gang verbundenen Stromkreis, der ein von einem oder mehreren mit dem
Kraftstoffverbrauch in Beziehung stehenden Betriebsparametern abhängiges
Signal abgibt, dadurch gekennzeichnet, daß der Stromkreis als Regel
stufe (11, 11′) ausgebildet ist, die ein das Istwertsignal zur Korrektur
der sollwertabhängigen Auslenkung der Drosselklappe (17) im Sinne einer
Senkung des Kraftstoffverbrauchs vergrößerndes bzw. das Sollwertsignal
verkleinerndes Ausgangssignal abgibt und daß Schalter (20, 21) zum
Wirksam- bzw. Unwirksamschalten der Regelstufe (11, 11′) vorgesehen sind.
2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß manuell
betätigbare Schalter (21) vorgesehen sind.
3. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei Erreichen
bestimmter vorgegebener Betriebwerte schaltbare Schalter (20) vorgesehen
sind.
4. Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der
Stromkreis (11, 11′) ein von der Zuladung des Kraftfahrzeugs abhängiges
Korrektursignal erzeugt.
5. Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der
Stromkreis (11, 11′) ein von der Kraftstoffrestmenge im Kraftstofftank
abhängiges Korrektursignal erzeugt.
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