DE3644137C2

DE3644137C2 -

Info

Publication number: DE3644137C2
Application number: DE3644137A
Authority: DE
Inventors: Heinz Dipl.-Ing. 7141 Oberriexingen De Leiber; Hans 7410 Reutlingen De Ohnemueller; Klaus Dipl.-Ing. 7000 Stuttgart De Kastner
Original assignee: Daimler Benz AG
Current assignee: Daimler Benz AG
Priority date: 1986-12-23
Filing date: 1986-12-23
Publication date: 1988-11-24
Also published as: JPS63198750A; DE3644137A1; JPH0694834B2; US4804058A

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Steuern wenigstens einer das Antriebsmoment einer Brennkraftmaschine eines Kraftfahrzeuges beeinflussenden Größe nach dem Ober begriff des Patentanspruchs 1.

Eine derartige Einrichtung wird allgemein als "elektronisches Gaspedal" bezeichnet.

Aus der DE-OS 30 19 562 ist eine Vorrichtung nach dem Ober begriff des Patentanspruchs 1 bekannt, in welcher ein elektronisches Gaspedal dahingehend erweitert ist, daß zwischen dem Gaspedal und dem auf die das Antriebsmoment beeinflussende Größe wirkenden Stellglied ein Funktions generator angeordnet ist, der eine von verschiedenen Faktoren abhängige Funktion zwischen Gaspedalstellung und beispielsweise Drosselklappenstellung vorgibt. Damit kann eine den jeweiligen Bedingungen entsprechende Feinfühlig keit des Gaspedals erreicht werden. Einer plötzlichen Ver stellung des Gaspedals beispielsweise bis zum Vollanschlag folgt jedoch in jedem Fall eine völlige Öffnung der Drossel klappe.

Durch eine derartige Betriebsweise entstehen im Antriebs strang beträchtliche Überschußmomente, welche erhebliche Verluste, insbesondere an Traktion und Seitenführungs kraft, zur Folge haben. Besonders kritische und vorerst nicht beherrschbare Instabilitäten des Fahrzeugverhaltens treten beim Kurveneinlenken bei gleichzeitigem Gasstoß auf.

Das vorhandene Überschußmoment kann bei mit Regel systemen wie z. B. Antriebsschlußfregelung, Regelung der Fahrstabilität etc. ausgerüsteten Fahrzeugen auch durch einen schnellen Regelkreis nicht so schnell redu ziert werden, daß nachteilige Instabilitäten des Fahr zeuges verhindert werden könnten. Dies gilt für alle Fahrzustände, beginnend beispielsweise beim Anfahren des Fahrzeuges auf Glatteis.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Vorrichtung zu schaffen, welche gewährleistet, daß in keinem Betriebszustand des Fahrzeuges zu große Überschußmomente entstehen können.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im Kenn zeichen des Patentanspruchs 1 genannten Merkmale gelöst. Danach wird das bekannte "elektronische Gaspedal", welches als sog. Nachlaufsteuerung arbeitet, um eine Regeleinrichtung erweitert, welche die das Antriebsmoment beeinflussende Größe mit einer im wesentlichen vom An triebsmoment abhängigen Anstiegsgeschwindigkeit mit laufender Überprüfung auf Überschreitung vorgegebener Grenzwerte bis auf den durch das Gaspedal vorgegebenen Sollwert erhöht. Dadurch wird verhindert, daß beim Über schreiten dieser Grenzwerte ein zu großes Überschußmo ment entsteht, wodurch eine Regelabweichung schnell aus geregelt werden kann.

Eine alleinige Kombination eines elektronischen Gaspedals mit der erfindungsgemäßen Regeleinrichtung ist zwar denk bar, sinnvoll jedoch wird sie erst zusammen mit einer sog. Antriebsschlußregelung, die auftretende Überschuß momente, die vom Fahrer allein nicht vermieden werden können, ausregeln kann, bevor schädliche Traktions- und Seitenführungskraftverluste auftreten können.

Weitere Einzelheiten der Erfindung sind der nachstehenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels zu entnehmen. In der Zeichnung zeigt

Fig. 1 ein schematisches Schaltbild und

Fig. 2 ein Flußdiagramm einer erfindungsgemäßen Einrichtung.

In dem nachstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel er folgt die Steuerung bzw. Regelung des Antriebsmomentes über den Verstellwinkel der Drosselklappe eines Vergasers; in gleicher Weise könnte auch eine andere Größe, z. B. die Kraftstoffeinspritzmenge oder der Zündwinkel oder eine Kombination solcher Größen geregelt werden.

Das in Fig. 1 dargestellte schematische Schaltbild zeigt die Kombination einer erfindungsgemäßen Regeleinrichtung mit einem elektronischen Gaspedal und mit einer Antriebs schlupfregelung.

Das elektronische Gaspedal besteht aus dem vom Fahrer zu betätigenden Fahrpedal 1, aus einem die Fahrpedalstellung in ein elektrisches, dem Drosselklappen-Verstellwinkel zugeordnetes Sollwertsignal P _Soll wandelnden Stellungs geber 2, einem aus zwei Einzelkomparatoren 3, 4 be tehenden (Fenster-) Komparator, in welchem das Sollwert signal P _Soll mit dem Istwert DK _ist des Verstellwinkels der Drosselklappe 6 eines nicht dargestellten Vergasers einer Brennkraftmaschine verglichen wird und entsprechend dem Vergleichsergebnis von den Ausgangssignalen 3 a, 4 a des Komparators eine Stelleinrichtung 5 zum Vergrößern, Verkleinern oder Konstanthalten des Drosselklappenver stellwinkels angesteuert wird. Dieses elektronische Gas pedal ist von der Funktion her eine reine Nachlauf steuerung, in welche von einer gestrichelt umrandeten Antriebsschlupfregelung 7 im Sinne einer Verkleinerung des Drosselklappenverstellwinkels eingegriffen wird, wenn ein Überschreiten deren Regelgrößen festgestellt wird.

Soweit bis hierher beschrieben, handelt es sich um be kannte Einrichtungen.

In diese bekannte Einrichtung ist eine weitere Regelein richtung 8 integriert, deren Funktion später in einem in Fig. 2 dargestellten Flußdiagramm dargelegt wird.

Dieser Regeleinrichtung 8 ist ein Differenzierglied 9 zugeordnet, welchem als Eingangssignal das Sollwert signal P _Soll zugeführt wird und dessen Ausgangssignal die Verstellgeschwindigkeit v _Pedal des Fahrpedals 1 repräsentiert. Dieses Signal wird in einem Komparator 10 mit einem fest vorgegebenen Schwellwert S verglichen.

Ist das Signal v _Pedal größer als dieser Schwellwert, so geht ein Ausgangssignal des Komparators 10 an die Regel einrichtung 8, worauf in dieser ein Regelvorgang ausge löst wird. Das Ausgangssignal des Komparators 1 be deutet, daß das Fahrpedal 1 mit einer den Schwellwert S übersteigenden Verstellgeschwindigkeit betätigt wurde, was als Gasstoß gewertet wird.

Der Regeleinrichtung 8 werden verschiedene Eingangsgrößen zugeführt, die den Regelvorgang beeinflussen. Sie werden entsprechend ihrem Auftreten in dem anhand des in Fig. 2 gezeigten Flußdiagramms erläuterten Regelvorgang näher beschrieben. Die Regeleinrichtung 8 kann sowohl als spezielle analoge oder digitale Schaltung aufgebaut werden oder durch einen Microprozessor mit entsprechen dem Programm realisiert werden. Für das Ausführungs beispiel wurde eine digitale Microprozessorlösung gewählt.

Fig. 2 zeigt ein Flußdiagramm für die bei einem Regel vorgang der Regeleinrichtung 8 möglichen Schritte. Das Flußdiagramm ist durch eine gestrichelte Linie geteilt. Oberhalb dieser Linie ist im wesentlichen ein Flußdia gramm des bekannten "elektronischen Gaspedals" dargestellt, wobei der Istwert DK _ist des Drosselklappenwinkels dem durch das Fahrpedal vorgegebenen Sollwert P _Soll nach geführt wird. Ist der Istwert kleiner als der Sollwert, 20, wird der Istwert stufenweise erhöht, 21, bis beide Werte übereinstimmen. Ist der Istwert größer als der Sollwert, wird der Istwert stufenweise verkleinert, 22, bis beide Werte übereinstimmen. Ist der Istwert gleich dem Sollwert, 23, wird der Istwert solange konstant gehalten, bis wieder eine Differenz beider Werte festgestellt wird.

Zusammen mit den Istwert-Abfragen wird ermittelt, ob ein Ausgangssignal des Komparators 10 vorliegt, 24, d. h., ob ein Gasstoß mit einer Pedalverstellgeschwindigkeit vor liegt, die größer als der Schwellwert S ist. Bei Vor liegen eines Ausgangssignals des Komparators 10 beginnt ein Regelvorgang in der Regeleinrichtung 8.

Der erste Schritt ist die Festlegung eines internen Soll wertes DK _Soll des Drosselklappenwinkels, 25. Dieser Soll wert wird in Abhängigkeit von der Fahrzeuggeschwindigkeit v _F und der Umgebungstemperatur T _Umg festgelegt, wie in Fig. 1 in dem die Regeleinrichtung 8 darstellenden Kasten angedeutet ist. In der weiteren Beschreibung werden Fig. 1 und Fig. 2 nebeneinander betrachtet.

Als interner Sollwert DK _Soll - der immer kleiner oder höchstens gleich dem vom Fahrpedal 1 vorgegebenen Soll wert P _Soll sein muß - wird bei einer Fahrzeuggeschwindig keit v _F unterhalb eines vorgegebenen Schwellwertes von etwa 5 km/h, was als Anfahrvorgang gewertet wird,

a) bei einer Umgebungstemperatur T _Umg kleiner als beispielsweise +5°C (Temperaturschwellwert) ein dem Vortriebsmoment des Fahrzeuges auf eisiger Fahrbahn entsprechender Wert und
b) bei einer Umgebungstemperatur T _Umg größer als +5°C ein dem Vortriebsmoment des Fahrzeuges auf nasser Fahrbahn entsprechender Wert

vorgegeben.

Liegt die Fahrzeuggeschwindigkeit v _F oberhalb des vor gegebenen Schwellwertes, so wird als interner Sollwert DK _Soll der im Augenblick des Beginns des Ausgangssignals des Komparators 10 vorliegende Istwert DK _ist des Drossel klappenwinkels eingesetzt.

Dieser interne Sollwert wird anschließend um einen Faktor F erhöht, 26, z. B. mit diesem Faktor multipliziert. Der Faktor F, der immer größer als "Eins" ist, wird in diesem Ausführungsbeispiel der Einfachheit halber folgendermaßen ermittelt:

er hat den Wert 1,2 dann, wenn entweder

- die Fahrzeugquerbeschleunigung b _q innerhalb eines bestimmten Bereiches (z. B. 0,05 g < b _q < 0,15 g) liegt, oder
- die Fahrzeuggeschwindigkeit v _F unterhalb eines be stimmten Wertes (z. B. 5 km/h) liegt, oder
- die Umgebungstemperatur T _Umg unterhalb eines be stimmten Wertes (z. B. 0°C) liegt, oder
- die Motortemperatur T _Mot unterhalb eines bestimmten Wertes (z. B. 20°C) liegt, oder
- die Temperatur eines Abgaskatalysators unterhalb eines bestimmten Wertes (z. B. 80°C) liegt.

Für jeden der genannten Werte ist ein in Fig. 1 nicht dar gestellter Geber mit Schwellwertkomparator vorhanden. Die Ausgangssignale dieser Geber werden über ein ODER-Glied 11 zusammengefaßt und der Regeleinrichtung 8 zugeführt. Liegt wenigstens eine der genannten Bedingungen vor, so ist ein Ausgangssignal des ODER-Gliedes 11 vorhanden, worauf der Faktor F den Wert 1,2 annimmt, andernfalls beispielsweise den Wert 2.

Anders als in diesem Ausführungsbeispiel ist auch denk bar, jeweils die Momentanwerte der genannten Größen an teilig zu einem Gesamtfaktor zusammenzufassen.

Nach einer Abfrage, ob der erhöhte Sollwert größer als der vom Fahrpedal 1 vorgegebene Sollwert P _Soll ist, 27, und einer eventuellen Verminderung auf diesen Wert, 28, folgt eine Nachführung des Istwertes DK _ist bis zum Soll wert DK _Soll in Stufen Δ DK, 29, welche aus den Größen Istwert DK _ist, Motordrehzahl n _M und mittlere Drehzahl n _A der angetriebenen Räder bestimmt werden. Diese Größen werden der Regeleinheit 8 zugeführt, siehe Fig. 1. Aus diesen Größen läßt sich ein Motorkennfeld darstellen bzw. auswerten, so daß jede Stufe Δ DK einer Zugabe eines be stimmten Motormomentes entspricht, wobei unter Berück sichtigung des Drehzahlverhältnisses von Motor und ange triebener Achse das gerade wirksame Antriebsmoment be rücksichtigt werden kann.

Die stufenweise Verstellung der Drosselklappe 6 in Öffnungsrichtung erfolgt dadurch, daß die Ansteuerung der Stelleinrichtung 5 durch ein periodisches Rechtecksignal 8 a erfolgt, mit dem sowohl die Stufenhöhe Δ DK mittels der Impulsdauer als auch die (mittlere) Anstiegsgeschwindigkeit mittels der gesamten Periodendauer (Impulsdauer und Im pulspause) vorgebbar ist.

Dieses Rechtecksignal 8 a erreicht die Stelleinrichtung 5 über eine Torschaltung 12 nur dann, wenn ein Ausgangs signal 3 a des Komparators 3 vorliegt, welches signalisiert, daß der Istwert DK _ist des Drosselklappenwinkels kleiner als der vom Fahrpedal 1 vorgegebene Sollwert P _Soll ist, und wenn kein Signal 7 a der ASR-Einheit 7 vorliegt, d. h., wenn keine ASR-Regelung stattfindet.

Eine Verstellung der Drosselklappe 6 in Schließrichtung erfolgt entweder über ein Ausgangssignal 4 a des Komparators 4, wenn der Istwert DK _ist größer als der Sollwert P _Soll ist oder, wenn ein Signal 7 b der ASR- Einheit 7 vorliegt. Beide Signale 4 a und 7 b gelangen über ein ODER-Glied 13 zur Stelleinrichtung 5. Wie eine Vergrößerung des Drosselklappenwinkels innerhalb eines ASR-Zyklus erfolgt, ist in Fig. 1 nicht näher darge stellt.

Während der stufenweisen Vergrößerung des Drosselklappen winkels wird abgefragt, ob der Istwert DK _ist noch kleiner als der Sollwert DK _Soll ist, 30, und ob eine ASR-Regelung durchgeführt wird, 31, während deren Dauer jede weitere Erhöhung des Drosselklappenwinkels durch die Regelein richtung 8 gesperrt wird, 32.

Ist auf diese Weise der Istwert DK _ist gleich dem Fahr pedalsollwert P _Soll geworden, so ist damit der Regel vorgang beendet. Ist der Istwert DK _ist, beispielsweise infolge Rücknahme des Fahrpedals 1, größer als der Soll wert P _Soll geworden, 34, so ist nach Verkleinerung des selben, 22, der Regelvorgang ebenfalls beendet und es wird an den "Beginn" des Flußdiagramms zurückgekehrt.

Ist nach dem Abfrageschritt 34 der Istwert DK _ist (weder gleich, 33, noch größer, 34, als der Sollwert P _Soll) kleiner als der Fahrpedalsollwert P _Soll, so ist der interne Sollwert DK _Soll erreicht und es beginnt nun eine vorgegebene Wartezeit t _H von beispielsweise 200 ms, welche auf die Reaktionszeit des Motors auf die Drosselklappenöffnung abgestimmt ist, 35. Spricht inner halb dieser Wartezeit t _H die Antriebsschlupfregelung nicht an, 36, 37 (wenn doch, wird wie bei 37, 32 solange eine Öffnung der Drosselklappe gesperrt, 36, 38), so wird anschließend der momentan gültige interne Sollwert DK _Soll erneut mit dem Faktor F multipliziert und der Regelvorgang setzt im Flußdiagramm bei Pos. 26 wieder ein usw.

Auf diese Weise wird erreicht, daß auch bei einem plötzlichen Durchtreten des Fahrpedals bis zum Anschlag das Antriebsmoment gerade so schnell erhöht wird, wie es die äußeren Bedingungen zulassen, und sofort eine weitere Erhöhung gestoppt wird, wenn mittels anderer Ein richtungen erfaßbare und ausregelbare Instabilitäten auftreten. Dadurch werden die benötigten Regeldauern verkürzt und die Zeiten stabilen Fahrverhaltens verlängert und damit auch die Beschleunigung des Fahrzeuges ver bessert.

Claims

1. Vorrichtung zum Steuern wenigstens einer das Antriebs moment einer Brennkraftmaschine eines Kraftfahrzeuges be einflussenden Größe, mit einem Fahrpedal und einem die Fahrpedalstellung in ein Sollwertsignal umwandelnden Stellungsgeber 2, mit einem Komparator 3, 4, in welchem die zu steuernde Größe (Istwert) mit dem Sollwertsignal ver glichen wird, mit einer Stelleinrichtung S, welche ein Signal zum Vergrößern der zu steuernden Größe abgibt, wenn das Sollwertsignal den Istwert überschreitet, und welche ein Signal zum Verkleinern der zu steuernden Größe abgibt, wenn das Sollwertsignal den Istwert unter schreitet, und mit einer Regeleinrichtung 7, welche die das Antriebsmoment beeinflussende Größe regelt, wenn die angetriebenen Räder des Kraftfahrzeuges zum Durchdrehen neigen, dadurch gekennzeichnet, daß eine weitere Regeleinrichtung (8) vorgesehen ist,

- welche einen Regelvorgang auslöst, wenn das Sollwertsignal (P _Soll) größer als der Istwert (DK _ist) der zu regelnden Größe ist und gleichzeitig die Sollwert-Vergrößerungsge schwindigkeit (v _Pedal) einen vorgebbaren Sollwert (S) über schreitet,
- welche einen der Fahrzeuggeschwindigkeit (v _F) und/oder der Umgebungstemperatur (T _Umg) zugeordneten internen Sollwert (DK _Soll) für die zu regelnde Größe vorgibt,
- welche den Istwert (DK _ist) mit einer von das Antriebs moment bestimmenden Größen (DK _ist, n _M, n _A) abhängigen Anstiegsgeschwindigkeit dem internen Sollwert (DK _Soll) nachführt,
- welche nach Erreichen des internen Sollwertes (DK _Soll) den Istwert (DK _ist) für eine vorgegebene Haltezeit (t _H) konstant hält,
- welche nach Ablauf der Haltezeit (t _H) den internen Sollwert (DK _Soll) um einen von wenigstens einer vorge gebenen Einflußgröße abhängigen Faktor (F) erhöht und anschließend den Istwert (DK _ist) wieder nachführt und für die Haltezeit (t _H) konstanthält und diese Arbeits schritte wiederholt,
- bis der Istwert (DK _ist) gleich dem Sollwertsignal (P _Soll) ist und damit der Regelvorgang beendet ist, wobei der Regelvorgang unterbrochen wird, sobald und so lange die erste Regeleinrichtung (ASR) tätig ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der vorgebbare Sollwert (S) ein Festwert ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der vorgebbare Sollwert (S) von der Fahrzeugge schwindigkeit (v _F) und von der Umgebungstemperatur (T _Umg.) abhängig ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als interner Anfangs-Sollwert (DK _Soll) ein Wert vor gegeben wird, der dem um einen bestimmten Betrag erhöhten Vortriebsmoment auf eisiger Fahrbahn entspricht, wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit (v _F) unterhalb eines vorgegebenen Geschwindigkeitsschwellwertes und die Umgebungstemperatur (T _Umg) unterhalb eines vorgegebenen Temperaturschwellwertes liegen.

5. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als interner Anfangssollwert (DK _Soll) ein Wert vorge geben wird, der dem um einen bestimmten Betrag erhöhten Vortriebsmoment auf nasser Fahrbahn entspricht, wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit (v _F) unterhalb eines vorgegebenen Geschwindigkeitsschwellwertes und die Umgebungstemperatur (T _Umg) oberhalb eines vorgegebenen Temperaturschwellwertes liegen.

6. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als interner Anfangssollwert (DK _Soll) der um einen bestimmten Betrag erhöhte Istwert (DK _ist) im Augenblick des Auftretens des Auslösesignals vorge geben wird, wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit (v _F) oberhalb eines vorgegebenen Geschwindigkeitsschwellwertes liegt.

7. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Anstiegsgeschwindigkeit, mit der der Istwert (DK _ist) dem Sollwert (DK _Soll) nachgeführt wird, dem Ist wert (DK _ist), der Motordrehzahl (n _M) der Brennkraftmaschine und der Drehzahl (n _A) der angetriebenen Räder des Kraft fahrzeuges zugeordnet ist und durch ein ihr zugeordnetes Taktverhältnis des Eingangssignals der Stelleinrichtung eingestellt wird.

8. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Faktor (F), um welchem der interne Sollwert (DK _Soll) erhöht wird, größer als "EINS" ist.

9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß eine Einflußgröße für die Bemessung des Faktors (F) die Fahrzeugquerbeschleunigung (b _q) ist, deren Ver größerung eine Verkleinerung des Faktors (F) bewirkt.

10. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß eine Einflußgröße für die Bemessung des Faktors (F) die Fahrzeuggeschwindigkeit ist, deren Vergrößerung eine Vergrößerung des Faktors (F) bewirkt.

11. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß eine Einflußgröße für die Bemessung des Faktors (F) die Umgebungstemperatur (T _Umg) ist, deren Erhöhung eine Vergrößerung des Faktors (F) bewirkt.

12. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß eine Einflußgröße für die Bemessung des Faktors (F) die Motortemperatur (T _Mot) ist, deren Erhöhung eine Ver größerung des Faktors (F) bewirkt.

13. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß eine Einflußgröße für die Bemessung des Faktors (F) die Temperatur eines Katalysators ist, unterhalb dessen für eine ordnungsgemäße Funktion erforderlicher Temperatur der Faktor (F) auf seinem Minimalwert gehalten wird.