DE3810270C2 - Vorrichtung zum Steuern der Antriebsmaschine eines Kraftfahrzeugs - Google Patents
Vorrichtung zum Steuern der Antriebsmaschine eines KraftfahrzeugsInfo
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Description
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung
gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 (JP 59-190440 A).
Insbesondere befaßt sich die Erfindung mit
einer Vorrichtung zur elektronischen Steuerung des
Öffnungswinkels der Drosselklappe einer Brennkraftmaschine
entsprechend Betriebsvariablen, die entweder über ein
Gaspedal oder ein automatisches Fahrzeuggeschwindigkeits-
Regelsystem eingegeben werden.
Unter dem Begriff "Gaspedal" ist in diesem Zusammenhang
ein beliebiges vom Fahrer zu betätigendes Bedienelement
zu verstehen, das die unmittelbare kontinuierliche Steuerung
der Drehzahl der Antriebsmaschine gestattet, während unter
einem "Fahrzeuggeschwindigkeits-Regelsystem" eine Ein
richtung zu verstehen ist, die die Drehzahl der Antriebs
maschine anhand voreingestellter Parameter beeinflußt,
ohne daß ein ständiges Eingreifen des Fahrers erforderlich
ist.
Speziell befaßt sich die Erfindung mit dem Problem, bei
einer solchen Vorrichtung eine
Möglichkeit zur Begrenzung des Öffnungswinkels der Drossel
klappe vorzusehen, damit eine vom Fahrer nicht gewünschte
Beschleunigung des Fahrzeugs zuverlässig verhindert werden
kann.
Es sind verschiedene Arten elektronischer Steuersysteme
zur Steuerung des Öffnungsgrades der Drosselklappe eines
Kraftfahrzeugs in Abhängigkeit von der Position des Gas
pedals vorgeschlagen worden.
Ein Beispiel eines Steuer
systems der obengenannten Art wird in der japanischen
Auslegeschrift (Veröffentlichung einer geprüften Patent
anmeldung) Nr. 51-31 915 vom 09. September 1976 beschrie
ben.
Bei dem in der obengenannten Veröffentlichung beschriebenen
System sind die Drosselklappe der Brennkraftmaschine
und das Gaspedal nicht mechanisch miteinander verbunden.
Wenn eine Betriebsvariable (Winkelauslenkung) des Gas
pedals festgestellt wird, so wird die Drosselklappe mit
Hilfe einer durch einen umkehrbaren Motor gebildeten
Drosselklappen-Stelleinrichtung entsprechend der abge
tasteten Betriebsvariablen geöffnet oder geschlossen.
Für den Fall eines Fehlers in dem zwischen dem Gaspedal
und der Drosselklappe vermittelnden Steuersystem ist ein
Begrenzer vorgesehen, der mechanisch mit dem Gaspedal
zusammenwirkt und den maximalen Öffnungswinkel der
Drosselklappe begrenzt, so daß die Drosselklappe in
jedem Fall durch Loslassen des Gaspedals fehlerfrei
geschlossen werden kann und verhindert wird, daß die
Drosselklappe infolge des Fehlers über den begrenzten
Öffnungswinkel hinaus geöffnet wird. Ein solches ausfall
geschütztes System wird in der japanischen Offenlegungs
schrift 59-1 90 440 vom 29. Oktober 1984 beschrieben.
Da bei dem in dieser Druckschrift beschriebenen gattungsgemäßen System
der Begrenzer mechanisch mit dem Gaspedal zusammenwirkt,
ist der maximale Öffnungswinkel der Drosselklappe von
der Stellung des Gaspedals abhängig, und die Drossel
klappe kann durch den Fahrer mit Hilfe des Gaspedals
zwangsweise in die geschlossene Stellung überführt werden.
Auf diese Weise ist ein sicheres Schließen der Drosselklappe
gewährleistet.
Da jedoch bei diesem herkömmlichen System der maximale
Öffnungswinkel der Drosselklappe allein durch die Winkel
auslenkung des Gaspedals zwingend vorgegeben ist, läßt
sich ein Fahrzeug mit dem bisher vorgeschlagenen elektro
nischen Steuersystem nicht mit einem automatischen Fahr
zeuggeschwindigkeits-Regelsystem ausrüsten, das die Fahr
geschwindigkeit ohne Betätigung des Gaspedals auf einen
gewünschten Wert hält. Somit ist das ausfallgeschützte
elektronische Steuersystem nur schwer mit einem automa
tischen Geschwindigkeitsregelsystem kombinierbar.
In der DE 27 14 113 A1 wird eine Einrichtung zum Regeln der Fahrgeschwindigkeit
eines Kraftfahrzeugs beschrieben, bei der ein die Stellung des Gaspedals
repräsentierendes Signal mit einem zur Motordrehzahl proportionalen
Signal verglichen wird. Die Differenz dieser beiden Signale wird dem Sollwerteingang
eines elektrischen Reglers zur Steuerung der Drosselklappe zugeführt,
so daß bei einer bestimmten Gaspedalstellung eine entsprechende
konstante Motordrehzahl und somit eine konstante Fahrgeschwindigkeit erzielt
wird. Der elektrische Regler umfaßt einen Servomotor, der über eine
elektromagnetische Kupplung die Drosselklappe in Abhängigkeit von dem am
Sollwerteingang anliegenden Differenzsignal öffnet oder schließt. Bei Ausfall
der Einrichtung wird die Kupplung zum Entkuppeln des Servomotors von
der Drosselklappe ausgeschaltet, so daß eine Feder die Drosselklappe in ihre
Ruhestellung zurückschwenken kann, wodurch der Motor auf seine Leerlaufdrehzahl
zurückfällt.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde,
eine Vorrichtung zur Steuerung der Antriebsmaschine
eines Kraftfahrzeugs anzugeben, bei der einerseits zuver
lässig verhindert wird, daß das Fahrzeug entgegen der
Absicht des Fahrers beschleunigt wird, und bei der
dennoch die Möglichkeit besteht, die Geschwindigkeit
ohne Betätigung des Gaspedals zu beeinflussen.
Die erfindungsgemäße Lösung dieser Aufgabe ergibt sich
aus dem Patentanspruch 1.
Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der erfin
dungsgemäßen Vorrichtung sind in den Unteransprüchen
angegeben. Erfindungsgemäß ist die Drosselklappe
oder ein vergleichbares Stellorgan der Antriebsmaschine
des Fahrzeugs in Abhängigkeit von zwei verschiedenen
Betriebsvariablen steuerbar, die von zwei verschiedenen
Steuereinrichtungen erzeugt werden. Die von der ersten
Steuereinrichtung erzeugte Betriebsvariable ist durch die
Betätigung des Gaspedals durch den Fahrer gegeben, während
die von der zweiten Steuereinrichtung erzeugte Betriebs
variable von der Betätigung des Gaspedals unabhängig ist
und beispielsweise zur Regelung der Fahrgeschwindigkeit
des Fahrzeugs auf einen voreingestellten Wert dient. Eine
Begrenzungseinrichtung zur Begrenzung des maximalen Öffnungswinkels
der Drosselklappe wird in Abhängigkeit von den beiden
Betriebsvariablen in eine solche Position eingestellt,
daß der maximale Öffnungswinkel der Drosselklappe jeweils
der größeren der beiden Betriebsvariablen entspricht.
Somit wird die Funktion des Fahrzeuggeschwindigkeits-
Regelsystems durch die Begrenzungseinrichtung nicht beeinträchtigt,
während andererseits bei einem Ausfall der auf die Gaspedal
stellung ansprechenden Steuereinrichtung sichergestellt
ist, daß der Öffnungswinkel der Drosselklappe nicht
größer ist als der dem jeweiligen Betätigungsgrad des
Gaspedals entsprechende Wert.
Im folgenden werden bevorzugte Ausführungsbeispiele der
Erfindung anhand der Zeichnungen näher erläutert.
Es zeigt
Fig. 1(A) und 1(B) eine Vorrichtung zur
elektronischen Steuerung der
Antriebsmaschine eines Fahr
zeugs entsprechend der Betäti
gung eines Gaspedals, gemäß
einem ersten Ausführungsbei
spiel der Erfindung;
Fig. 2 ein Flußdiagramm eines Steuer
programms, das von einem Mikro
computer der in Fig. 1(A)
und 1(B) gezeigten Vorrichtung
ausgeführt wird;
Fig. 3 ein weiteres von dem Mikrocom
puter ausgeführtes Steuerprogramm;
Fig. 4 Kennlinien zur Veranschaulichung
der Änderung des Öffnungsgrads
einer Drosselklappe bei der
Vorrichtung gemäß Fig. 1(A)
und 1(B);
Fig. 5 eine Vorrichtung zur elektroni
schen Steuerung gemäß
einem zweiten Ausführungs
beispiel der Erfindung;
Fig. 6 und 7 Alternativen zu dem zweiten Ausführungsbeispiel
gemäß Fig. 5.
Zunächst wird unter Bezugnahme auf Fig. 1(A) und 1(B)
ein erstes Ausführungsbeispiel einer Vorrichtung zur
elektronischen Steuerung des Betriebs der Antriebsmaschine
eines Fahrzeugs entsprechend einem Bedienungssignal be
schrieben.
Ein Gaspedal 10 wird in der Darstellung gemäß Fig. 1(A)
im Gegenuhrzeigersinn betätigt. Ein Hebel 12 des Gas
pedals 10 ist durch eine Gaspedalfeder 14 im Uhrzeiger
sinn vorgespannt. Ein Ende eines Gaszuges (Kabelzug 16) ist mit dem
Hebel 12 verbunden. Die Drehung des Hebels 12 im Gegenuhr
zeigersinn beim Niederdrücken des Gaspedals 10 bewirkt,
daß der Gaszug 16 in Richtung auf den Hebel 12 gezogen
wird.
Eine Steuereinrichtung 18 zur Regelung der Fahrzeug
geschwindigkeit umfaßt eine Fahrgeschwindigkeits-Regelein
heit 20 zur Regelung der Fahrgeschwindigkeit des Fahrzeugs
entsprechend einem Fahrbefehl, der beispielsweise durch
einen nicht gezeigten Wählschalter erzeugt wird, und ein
durch die Regeleinheit 20 gesteuertes Stellglied (Ausgabeorgan 22). Das
Stellglied 22 übt einen Zug auf ein Ende eines Fahrzeuggeschwindigkeits-Steuerdrahtes
(Kabelzug 24) aus, durch den die Drosselklappe 66 der
Antriebsmaschine betätigt wird. Der Aufbau der
Steuereinrichtung 18 wird
beispielsweise in der nachveröffentlichten US-Patentschrift 48 35 696 beschrieben.
Ein Betriebsvariablen-Wählmechanismus 26 umfaßt eine
drehbar gelagerte zweite Achse 28 und eine
koaxial zu der zweiten Achse 28 gelagerte
erste Achse 30. Die unteren
Bereiche zungenförmiger "Kabeltrommeln" oder Anker
32, 34 des Wählmechanismus 26 sind auf der
Achse 28 bzw. der Achse 30 befestigt.
Das freie Ende des Gaszuges 16 ist mit der rechten Ecke
des oberen Bereichs des Ankers 32 verbunden, und das freie
Ende des Fahrzeuggeschwindigkeits-Steuerdrahtes 24 ist
mit dem oberen rechten Eckbereich des Ankers 34 verbun
den.
An einer der ersten Achse 30 zugewandten Stirnfläche der
zweiten Achse 28 ist einstückig ein L-förmiger Arm
38 ausgebildet, der in der Darstellung gemäß Fig. 1(A)
vertikal von der Achse 28 aufragt und am
freien Ende parallel zu der Achse 28 in
Richtung auf den Anker 34 abgewinkelt ist. An dem der
Stirnfläche des anderen Ankers 32 gegenüberliegenden
Ende der ersten Achse 30 ist
einstückig ein weiterer Arm 40 ausgebildet, der in der
Darstellung gemäß Fig. 1(A) vertikal von der Achse 30
aufragt. Ein mittlerer Abschnitt des Arms 40 steht mit
einem Abschnitt des Armes 38 in Berührung und ist in der
Lage, den parallel zu den Achsen 28 und 30 verlaufenden
Teil des Armes 38 im Gegenuhrzeigersinn in Fig. 1(A)
mitzunehmen.
Bei einer Betätigung des Gaspedals 10 wird die mit dem Arm
38 versehene zweite Achse 28 über den Hebel 12 des
Gaspedals, den Gaszug 16 und den Anker 32 im Gegenuhrzeiger
sinn in Fig. 1(A) verschwenkt. Die mit dem Arm 40 ver
sehene erste Achse 30 ist im Gegenuhrzeigersinn ver
schwenkbar durch den auf den Steuerdraht 24 in Richtung
auf das Stellglied 22 ausgeübten Zug.
In dem Betriebsvariablen-Wählmechanismus 26 wird somit
durch die beiden Arme 38 und 40 automatisch die größere
von zwei Betriebsvariablen ausgewählt, die durch die
Winkelauslenkung des Armes 38 infolge des durch das
Gaspedal 10 über den Gaszug 16 ausgeübten Zuges und
durch die Winkelauslenkung des Armes 40 infolge des
durch das Stellglied 22 der Steuereinrichtung 18 ausgeübten
Zuges gegeben sind. Die zweite Achse 28 und der
Anker 32 werden in eine Winkelstellung geschwenkt, die
der durch den Wählmechanismus 26 ausgewählten Betriebs
variablen entspricht.
Die durch den Wählmechanismus 26 ausgewählte Betriebsvariable
wird durch einen Fühler 42 an der zweiten
Achse 28 abgetastet. Der abgetastete Wert (Betriebssignal l) der Winkel
auslenkung wird gemäß Fig. 1(B) über einen A/D-Wandler
48 (Analog/Digital-Wandler) an eine Zentraleinheit (CPU)
46 eines elektronischen Steuergeräts (44) übermittelt.
Der A/D-Wandler 48 nimmt außerdem die Abtastspannung eines
Drosselklappensensors 64 auf. Der Drosselklappensensor 64
tastet den Öffnungswinkel (Istsignal STEP) der Drosselklappe 66 an
einer Antriebswelle 68 der Drosselklappe ab.
Die Zentraleinheit 46 führt unter Verwendung der abgetasteten
Werte l und STEP die folgenden in Fig.
2 und 3 gezeigten Interrupt-Prozeduren aus.
Gemäß Fig. 2 liest die Zentraleinheit 46 in einem Schritt
300 den von dem Drosselklappensensor 64 abgetasteten Wert für den
Öffnungswinkel STEP der Drosselklappe 66.
Durch die Zentraleinheit
46 wird in Schritt 314 der abgetastete Wert l für die in
der oben beschriebenen Weise ausgewählte Betriebsvariable
gelesen. Anschließend wird in Schritt 316 unter Zugrunde
legung des Wertes l der abgetasteten Betriebsvariablen anhand der
in Fig. 2 gezeigten Kennlinie 100 der Sollwert STEP*
für den Öffnungswinkel der Drosselklappe 66 bestimmt
und in einem Speicher MEM abgelegt.
Auf diese Weise wird in dem Schritt 316 der
Sollwert STEP* für den Öffnungswinkel der Drosselklappe
66 bestimmt, und anschließend wird in Schritt 318 eine
Öffnungswinkel-Abweichung Dif bestimmt, indem der tat
sächliche Öffnungswinkel STEP von dem Sollwert STEP*
subtrahiert wird.
Anschließend wird in Schritt 320 anhand der Abweichung
Dif die Drehrichtung und der Betrag der Drehgeschwindig
keit eines Stellmotors (Motor 74) für die Drosselklappe berechnet.
Schließlich wird in Schritt 322 eine der drei Betriebs
arten "Vorwärtsdrehung", "Rückwärtsdrehung" oder "Halten
der Geschwindigkeit" des Stellmotors 74 bestimmt.
Andererseits wird durch die Zentraleinheit 46 in der in
Fig. 3 gezeigten Prozedur in Schritt 400 bestimmt, ob
der Stellmotor in Vorwärts- oder Rückwärtsrichtung gedreht
oder in seiner Winkelstellung gehalten werden soll.
Wenn der Stellmotor vorwärts oder rückwärts gedreht
werden soll, so wird in den Schritten 402, 404 und 406
ein Steuersignal ausgegeben, das die Drehung des Stell
motors in Vorwärtsrichtung mit der berechneten Drehzahl
angibt. (Die in Fig. 3 veranschaulichte Prozedur wird
beispielhaft erläutert in dem US-Patent 47 18 380).
Das in der oben beschriebenen Weise erhaltene Steuersignal
wird von der Zentraleinheit 46 an einen Motor-Treiber
70 ausgegeben, der den Stellmotor 74 in einer Drossel
klappen-Stelleinrichtung 72 betätigt. Die durch den
Stellmotor 74 erzeugte Antriebskraft wird über ein
Reduziergetriebe 76 auf die Drosselklappe 66 übertragen.
Wie aus der obigen Beschreibung hervorgeht,
wird die Drosselklappe 66 so gesteuert, daß sie
sich auf der Grundlage der in Fig. 2 gezeigten Kennlinie
100 in Abhängigkeit von dem durch den
Fühler 42 abgetasteten Wert l öffnet oder schließt.
Gemäß Fig. 1(A) und 1(B) ist an der Antriebswelle 68
der Drosselklappe 66 ein Begrenzer 78 zur Begrenzung
des Öffnungswinkels der Drosselklappe 66 angeordnet.
Der maximale Öffnungswinkel der mit Hilfe der Stell
einrichtung 72 eingestellten Drosselklappe 66 wird
durch den Begrenzer 78 begrenzt.
Wie in Fig. 1(A) und 1(B) gezeigt ist, weist der
Begrenzer 78 eine drehbar auf der Antriebswelle 68 der
Drosselklappe 66 angeordnete Hülse 80 auf. Ein einstückig
an einem Mittelabschnitt der drehbaren Hülse 80 angeordne
ter und von dieser abstehender Arm 82 ist an seinem
freien Ende parallel zu der Antriebswelle 68 in Richtung
auf den Drosselklappensensor 64 abgewinkelt.
Ein weiterer Arm 84 geht vertikal von einem an den
Drosselklappensensor 64 angrenzenden Abschnitt der
Antriebswelle 68 aus und ist so angeordnet, daß er
mit dem Arm 82 der drehbaren Hülse in Berührung tritt.
Somit schlägt ein Mittelabschnitt des Arms 84 an dem
Arm 82 an, so daß ein Öffnen der Drosselklappe 66 auf
einen noch größeren Öffnungswinkel verhindert wird.
Ein unterer Bereich einer zungenförmigen "Kabeltrommel"
oder eines zungenförmigen Ankers 86 ist auf der mit dem
Arm 82 versehenen drehbaren Hülse 80 befestigt. Ein
Drosselklappenzug (Kabelzug 88) verbindet die obere rechte Ecke
des Ankers 86 mit der oberen linken Ecke des Ankers 32.
Eine mechanische Antriebseinrichtung 90 für den Begrenzer 78 wird ge
bildet durch den Anker 86 und den Drosselklappenzug 88.
Der Arm 82 des Begrenzers 78 wird durch die Antriebs
einrichtung 90 derart angetrieben, daß er sich mit der
Hülse 80 in eine Winkelstellung bewegt, die der größeren
der durch den Wählmechanismus 26 ausgewählten Betriebs
variablen l entspricht, wobei diese Betriebsvariablen
durch die Stellung des Gaspedals 10 und durch die
Steuereinrichtung 18 bestimmt werden.
Die mechanisch bestimmte Winkelstellung des Arms 82
weist gemäß Fig. 4 eine lineare Kennlinie 200 auf.
Wie in Fig. 4 zu erkennen ist, liefert die Kennlinie
200 stets größere Werte als die zuvor erwähnte Steuer
kennlinie 100.
Der Begrenzer 78 wird durch eine Halteeinrichtung
92 entgegen der Antriebskraft der Drosselklappen-Stellein
richtung 72 in der Winkelstellung gehalten, die der aus
gewählten Betriebsvariablen (l) entspricht. Als
Halteeinrichtung 92 wird eine Feder 94
verwendet.
Nachfolgend soll die Arbeitsweise des oben beschriebenen
Ausführungsbeispiels erläutert werden.
Bei normaler Fahrt des Fahrzeugs ohne Geschwindigkeits
regelung durch die Steuereinrichtung 18 wird der
mit dem Stellglied 22 verbundene Steuerdraht 24 nicht
durch das Stellglied eingezogen, und der Arm 40 ist
in Uhrzeigerrichtung aus dem Schwenkbereich des Arms
38 herausgeschwenkt, so daß die Winkelauslenkung des
Ankers 32 in Uhrzeigerrichtung nur durch die Betätigung
des Gaspedals 10 bestimmt wird. Der durch den
Fühler 42 abgetastete Wert l entspricht in diesem
Fall der Winkelauslenkung, d.h., dem Betätigungsgrad
des Gaspedals 10.
Der Sollwert STEP* für
den Öffnungswinkel der Drosselklappe 66 wird in der in
Fig. 2 und 3 gezeigten Weise anhand der Kennlinie
100 bestimmt. Der Öffnungswinkel der Drosselklappe 66
wird mit Hilfe der Stelleinrichtung 72 so gesteuert,
daß der tatsächliche Öffnungswinkel STEP mit dem Soll
wert STEP* zusammenfällt.
Wenn die Geschwindigkeitsregelung mit Hilfe der
Steuereinrichtung 18 einsetzt, so wird die
Geschwindigkeit des Fahrzeugs auf einen eingestellten
Fahrgeschwindigkeitswert gehalten, ohne daß der Fahrer
hierzu das Gaspedal 10 betätigen oder lösen muß.
In diesem Fall werden die zweite Achse 28 und der
Anker 32 durch das Stellglied 22 im Gegenuhrzeigersinn
in Fig. 1(A) gedreht. Der Öffnungswinkel der Drossel
klappe 66 wird durch die Drosselklappen-Stelleinrichtung
72 in einer solchen Richtung verändert, daß der tatsäch
liche Öffnungswinkel STEP mit dem Sollwert STEP* in
Übereinstimmung gebracht wird, der seinerseits der
durch den Fühler 42 abgetasteten Betriebs
variablen l entspricht.
Wenn das Fahrzeug über den während der Fahrt mit geregelter
Geschwindigkeit geltenden Sollwert hinaus beschleunigt
werden soll, beispielsweise um ein vorausfahrendes Fahr
zeug zu überholen, so muß das Gaspedal 10 stark betätigt
werden. Das Gaspedal 10 bewirkt dann eine weitere Aus
lenkung des Ankers 32 in Gegenuhrzeigerrichtung.
Folglich wird der durch den Fühler 42
abgetastete Wert l durch die starke Auslenkung des
Gaspedals 10 erhöht, so daß die Drosselklappe 66 geöffnet
wird.
In einem Geschwindigkeitsbereich oberhalb der Sollgeschwin
digkeit während der Fahrt mit geregelter Geschwindigkeit
wird somit der Öffnungswinkel der Drosselklappe 66 anhand
der Kennlinie 100 in Abhängigkeit von der Betätigung des
Gaspedals 10 gesteuert. Auf diese Weise kann der Fahrer
durch Betätigung des Gaspedals 10 die Fahrzeuggeschwindig
keit beeinflussen.
Wenn während der Fahrt ein Fehler in dem elektronischen
Steuergerät 44 und/oder der Drossel
klappen-Stelleinrichtung 72 auftritt, beispielsweise
eine Fehlfunktion des Stellmotors 74, und deshalb
infolge einer Fehlfunktion des Steuergeräts 44 und/oder
der Stelleinrichtung 72 eine übermäßige Öffnung der
Drosselklappe 66 veranlaßt wird, so kann die Drossel
klappe 66 trotz der fehlerhaft hohen Antriebskraft
der Stelleinrichtung 72 nicht über einen größeren Winkel
hinaus geöffnet werden, da der Arm 82 des Begrenzers 78
bereits in eine Winkelstellung eingestellt ist, die der
größeren der beiden durch die Betätigung des Gaspedals
10 und das Stellglied 22 der Steuereinrichtung 18 gegebenen
Betriebsvariablen l entspricht und der Arm 82 durch die
Feder 94 in seiner Winkelstellung gehalten
wird.
Im Fall einer Fehlfunktion wird somit der tatsächliche
Öffnungswinkel STEP der Drosselklappe 66 augenblicklich
von dem Wert gemäß der Kennlinie 100 in Fig. 4 auf den
Wert gemäß der Kennlinie 200 geändert, so daß die Fehl
funktion von dem Fahrer bemerkt wird.
Zu diesem Zeitpunkt wird das Gaspedal 10 in den unbetätig
ten Zustand zurückgestellt und/oder die Fahrgeschwindig
keitsregelung aufgehoben, indem der Fahrer die Bremse
und/oder die Kupplung betätigt.
Die Drosselklappe 66 wird durch den Arm 82 des Begrenzers
78, der mechanisch mit dem Gaspedal 10 gekoppelt ist,
zwangsweise in Schließrichtung bewegt, so daß die
Fahrzeuggeschwindigkeit verringert wird.
Anschließend wird das Gaspedal 10 in der gleichen Weise
bedient wie bei einem Fahrzeug, bei dem das Gaspedal und
die Drosselklappe mechanisch verbunden sind. Der Öffnungs
winkel der Drosselklappe 60 wird entsprechend der Betäti
gung des Gaspedals 10 durch den Fahrer nach der Kennlinie
200 in Fig. 4 gesteuert.
Da während eines solchen Notbetriebs der Arm 82 des Begren
zers 78 auch durch die Steuereinrichtung
18 betätigbar ist, kann die Geschwindigkeits
regelung wieder aufgenommen oder fortgesetzt werden.
Bei der oben beschriebenen Vorrichtung kann somit verhin
dert werden, daß die Drosselklappe 66 infolge einer Fehl
funktion des Steuergeräts 44 und/oder der Stelleinrich
tung 72 entgegen der Absicht des Fahrers weiter geöffnet
wird, da der Begrenzer 78, der den maximalen Öffnungs
winkel der Drosselklappe 66 begrenzt, in eine Winkel
position eingestellt wird, die der größeren der beiden
Betriebsvariablen für die Steuerung der Drosselklappe
entspricht. Dies ermöglicht es, zusätzlich zu dem elek
tronischen Drosselklappen-Steuergerät auch eine automa
tische Regelfunktion zur Regelung der Fahrzeuggeschwindig
keit vorzusehen.
Das elektronische Drosselklappen-Steuergerät
44 kann auch so ausgelegt sein, daß der Öffnungsgrad der
Drosselklappe 66 verringert wird, wenn die Drehzahl
der Antriebsmaschine übermäßig hoch ist.
Fig. 5 zeigt wesentliche Teile eines zweiten Ausführungs
beispiels der Steuervorrichtung.
Bei diesem Ausführungsbeispiel ist der Drosselklappenzug
88 nicht mit dem Anker 32 verbunden.
Ein zungenförmiger Anker 150 ist auf der mit dem
Fühler 42 verbundenen zweiten Achse 28 ange
ordnet. Am unteren Teil des Ankers 150 ist eine drehbare
Hülse 152 vorgesehen.
Die Hülse 152 ist auf der Achse 28 drehbar
gehalten, und der Drosselklappenzug 88 ist mit dem linken
oberen Bereich des Ankers 150 verbunden.
Ein einstückig an der Achse 28 ausgebildeter
Arm 154 befindet sich in der Ansicht gemäß Fig. 5 auf
der Rückseite des Ankers 150. Der Arm 154 besitzt eine
L-förmige Gestalt, ragt vertikal von der
Achse 28 auf und ist an seinem freien Ende parallel zu
der Achse 28 in Richtung auf den
Fühler 42 abgewinkelt.
Da die rechte Kante des Ankers 150 in bezug auf das abge
winkelte Ende des Arms 154 im Gegenuhrzeigersinn geschwenkt
wird, ergibt sich bei der Schwenkbewegung mit der Drehung
der Achse 28 im Gegenuhrzeigersinn ein Zug
auf den Drosselklappenzug 88. Die Achse
28 ist nicht direkt mit einer Eingangsachse 156 des
Fühlers 42 verbunden, sondern an dem
dem Fühler 42 zugewandten Ende der zweiten
Achse 28 ist einstückig ein L-förmiger Arm
158 ausgebildet.
Die Eingangsachse 156 ist koaxial zu der
Achse 28 angeordnet. Ein weiterer L-förmiger Arm 160,
dessen freies Ende parallel zu der Achse
28 verläuft und der vertikal abgewinkelt ist und in
Richtung auf den Anker 150 vorspringt, ist derart ange
ordnet, daß sein Mittelabschnitt mit dem Arm 158 in
Berührung tritt.
Die Eingangsachse 156 ist gemäß Fig. 5 mit Hilfe einer
an einem beweglichen Teil des Fühlers 42
angreifenden Feder (Spannglied 162) im Uhrzeigersinn vorgespannt.
Der parallel zu der Achse 28 verlaufende
Endabschnitt des Arms 160 betätigt einen mittleren
Abschnitt des von der Achse abgewinkelten
Arms 158.
Die abgetasteten Werte l und STEP des Fühlers
42 und des Drosselklappensensors 64 werden einer Überwachungseinrichtung 164, die mit einem Kraft
stoff-Einspritzsystem, das die der Antriebsmaschine
zugeführten Kraftstoff-Einspritzmengen steuert, und
einem Zündungs-Steuersystem der Antriebsmaschine in Verbindung steht, zugeführt.
Wie aus der obigen Beschreibung hervorgeht, ist bei dem
zweiten Ausführungsbeispiel zusätzlich zu den Merkmalen
des ersten Ausführungsbeispiels ein Mechanismus vorge
sehen, der bewirkt, daß die ausgewählte Betriebsvariable,
die das Öffnen der Drosselklappe 66 bewirkt, nur von der
zweiten Achse 28 zu dem Begrenzer, jedoch nicht in
Gegenrichtung übertragen wird (ein durch den Arm 150,
die Hülse 152 und den Arm 162 gebildeter Schwenk-Leerlauf
mechanismus), sowie ein Mechanismus, der bewirkt, daß die
ausgewählte Betriebsvariable nur zu dem
Fühler 42, nicht jedoch in Gegenrichtung übertragen wird
(ein durch die Arme 158, 160 und die Feder 162 gebildeter
Schwenk-Leerlaufmechanismus).
Wenn die Drosselklappe 66 infolge eines Fehlers, beispiels
weise bei einem durch Überhitzung des Stellmotors 74
hervorgerufenen Stillstand des Stellmotors 74, bei einem
bestimmten Öffnungswinkel verharrt, so kann die
Achse 28 entsprechend dem Beschleunigungs
befehl des Fahrers frei gedreht werden, unabhängig von
dem arretierten Zustand der Drosselklappe, und die Ein
gangsachse 156 des Fühlers 42 ist mit
der Achse 28 verbunden. Es tritt deshalb
eine große Differenz auf zwischen dem durch den
Fühler 42 abgetasteten Wert l und dem
durch den Drosselklappensensor 64 abgetasteten Wert
STEP. In dem Fall, daß die Eingangsachse 156 des
Fühlers 42 durch Blockieren ausfällt,
ergibt sich die große Differenz zwischen dieser Eingangs
achse 156 und der Achse 28.
Die Überwachung der oben beschriebenen Fehlfunktion des
Stellmotors 74 erfolgt mit Hilfe der Überwachungseinrichtung
164. Wenn die starke Abweichung zwischen den abge
tasteten Werten l und STEP festgestellt wird, so erfolgt
eine Unterbrechung der Kraftstoffzufuhr und ein Still
setzen der Zündung, so daß die Fahrzeuggeschwindigkeit
verringert wird.
Fig. 6 und 7 zeigen Alternativen zu dem zweiten
Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 5.
Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 6 kann sich
ein am freien Ende des Drosselklappenzuges 88 angebrachtes
bewegbares Element 172 frei in einer langgestreckten Öffnung
170 des Ankers 32 bewegen.
Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 7 kann
sich ein Innenkabel des Drosselklappenzuges 88 in seinem
Mittelabschnitt ausbauchen.
Mit diesen Ausführungsbeispielen werden die gleichen
Wirkungen wie bei dem oben beschriebenen zweiten Aus
führungsbeispiel erreicht.
Claims (22)
1. Vorrichtung zum Steuern der Antriebsmaschine eines Kraftfahrzeugs, mit
- - einer ersten, elektromagnetischen Steuereinrichtung (16, 42, 44, 72) zur Einstellung der Drosselklappe (66) der Antriebsmaschine in Abhängigkeit einer durch die Betätigung eines Gaspedals (10) erzeugten ersten Betriebsvariablen und
- - einer Begrenzungseinrichtung (26, 78), die den maximalen Einstellbereich
der Drosselklappe (66) mechanisch derart begrenzt, daß ein unerwünschter
Anstieg der Drehzahl bei einem Ausfall der ersten Steuereinrichtung
(16, 42, 44, 72) verhindert wird,
dadurch gekennzeichnet, daß - - eine zweite Steuereinrichtung (18) vorhanden ist, die eine von der Betätigung des Gaspedals (10) unabhängige zweite Betriebsvariable erzeugt und mit ihr auf Teile der ersten Steuereinrichtung (16, 42, 44, 72) einwirkt, und
- - die Begrenzungseinrichtung (26, 78) den maximalen Einstellbereich der Drosselklappe (66) jeweils in Abhängigkeit von der größeren der beiden Betriebsvariablen festlegt.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß die Begrenzungseinrichtung (26, 78) einen
Wählmechanismus (26) zur mechanischen Auswahl der
größeren der beiden Betriebsvariablen, einen Begrenzer
(78) zur mechanischen Begrenzung des Einstellbereichs
der Drosselklappe (66) und eine mechanische Antriebsein
richtung (90) zur Verbindung des Wählmechanismus (26)
mit dem Begrenzer (78) aufweist.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch
gekennzeichnet, daß die auf die Stellung
des Gaspedals (10) ansprechende erste Steuereinrichtung (16, 42, 44, 72)
ein elektronisches Steuergerät (44) aufweist.
4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch
gekennzeichnet, daß die zweite Steuerein
richtung (18) ein Fahrzeuggeschwindigkeits-Regelsystem
ist, das die Fahrgeschwindigkeit des Fahrzeugs auf einem
eingestellten Wert hält.
5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, ge
kennzeichnet durch
- - einen Fühler (42) zur Abtastung der größeren der beiden Betriebsvariablen und zur Ausgabe eines entsprechenden Betriebssignals (l),
- - einen Drosselklappensensor (64) zur Abtastung der tatsäch lichen Einstellposition der Drosselklappe (66) und zur Ausgabe eines entsprechenden Ist-Signals (STEP),
- - eine Zentraleinheit (46) zur Bestimmung eines Sollwertes (STEP*) für die Einstellposition der Drosselklappe (66) anhand des Betriebssignals (l) und eines Istsignals (STEP), und
- - eine Stelleinrichtung (72) zur Betätigung der Drosselklappe (66) derart, daß die tatsächliche Einstellposition mit dem Sollwert (STEP*) in Übereinstimmung gebracht wird.
6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch
gekennzeichnet, daß der Fühler (42) die von
der zweiten Steuereinrichtung (18) erzeugte zweite Betriebs
variable abtastet, wenn die zweite Steuereinrichtung in
Betrieb und das Gaspedal (10) unbetätigt ist.
7. Vorrichtung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch
gekennzeichnet, daß der Fühler (42) die erste
Betriebsvariable abtastet, wenn die zweite Steuereinrichtung
(18) außer Betrieb und das Gaspedal (10) betätigt ist.
8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch
gekennzeichnet, daß die Begrenzungseinrichtung
einen Wählmechanismus (26) zur Auswahl der größeren der
ersten und zweiten Betriebsvariablen, einen Begrenzer
(78) zur Begrenzung der maximalen Auslenkung der Drosselklappe
(66), eine auf die durch die Wähleinrichtung ausge
wählte Betriebsvariable ansprechende Antriebseinrichtung
(90), durch die der Begrenzer (78) in eine Position beweg
bar ist, in der er die Auslenkung der Drosselklappe (66)
auf den von der ausgewählten Betriebsvariablen abhängigen
Maximalwert begrenzt, und eine Halteeinrichtung (92) auf
weist, die den Begrenzer entgegen der Kraft der Stell
einrichtung (72) in seiner Position hält.
9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekenn
zeichnet, daß der Wählmechanismus (26) aufweist:
- (a) einen ersten Hebel (34), der über einen ersten Kabelzug (24) mit einem Ausgabeorgan (22) der zweiten Steuerein richtung (18) verbunden und in Abhängigkeit von der zweiten Betriebsvariablen schwenkbar ist,
- (b) eine entsprechend der Schwenkbewegung des ersten Hebels (34) drehbare und an einem Ende mit diesem verbundene erste Achse (30), die am anderen Ende einen starr vor springenden ersten Arm (40) aufweist,
- (c) einen zweiten Hebel (32), der über einen zweiten Kabel zug (16) mit dem Gaspedal (10) verbunden und entsprechend der ersten Betriebsvariablen schwenkbar ist und
- (d) eine mit dem zweiten Hebel (32) drehbare zweite Achse (28), die in ihrem Mittelabschnitt mit dem zweiten Hebel (32) verbunden ist und an einem Ende einen starr vorspringenden zweiten Arm (38) aufweist, der durch den ersten Arm (40) beaufschlagbar ist, und
daß der zweite Hebel (32) über einen dritten Kabelzug (88)
mit dem Begrenzer (78) verbunden ist.
10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekenn
zeichnet, daß der Fühler (42) die Drehbewegung der
zweiten Achse (28) abtastet.
11. Vorrichtung nach Anspruch 9 oder 10, dadurch ge
kennzeichnet, daß die Antriebseinrichtung (90)
und der Begrenzer (78) aufweisen:
- - eine drehbar auf einer Antriebswelle (68) der Drossel klappe (66) gehaltene Hülse (80) mit einem starr vor springenden dritten Arm (82),
- - einen an der Hülse (80) befestigten, über den dritten Kabelzug (88) mit dem zweiten Hebel (32) verbundenen und entsprechend der Schwenkbewegung des zweiten Hebels (32) schwenkbaren dritten Hebel (86) und
- - einen starr von der Antriebswelle (68) der Drosselklappe (66) vorspringenden vierten Arm (84), der zur Begrenzung des Öffnungswinkels der Drosselklappe (66) an dem dritten Arm (82) anschlägt.
12. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekenn
zeichnet, daß die Halteeinrichtung eine Feder (94)
zum Vorspannen des dritten Hebels (86) in Schließrichtung
der Drosselklappe (66) aufweist.
13. Vorrichtung nach Anspruch 11 oder 12, dadurch ge
kennzeichnet, daß die ersten und zweiten Arme
(40, 38) derart relativ zueinander angeordnet sind, daß
der zweite Arm (38) durch den ersten Arm (40) im Sinne
einer Öffnungsbewegung der Drosselklappe (66) beaufschlag
bar ist.
14. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 13, dadurch gekenn
zeichnet, daß die Zentraleinheit (46)
den Sollwert (STEP*) unter Zugrundelegung einer vorgegebenen
Kennlinie (100) anhand der durch den Fühler (42) abge
tasteten Betriebsvariablen (l) bestimmt.
15. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 14, dadurch gekenn
zeichnet, daß die Stelleinrichtung (72) einen Motor
(74) und ein Reduziergetriebe (76) auf
weist, und daß das elektronische Steuergerät (44) die Differenz zwischen dem
Istsignal (STEP) des Stellorgans (66) und dem Sollwert (STEP*)
bestimmt, die Geschwindigkeit und Drehrichtung des Motors
(74) in Abhängigkeit von dieser Differenz berechnet und
den Motor entsprechend dem Ergebnis dieser Berechnung
antreibt.
16. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, daß die Begrenzungseinrichtung
(26, 78) die Drosselklappe (66) derart betätigt, daß die Aus
lenkung der Drosselklappe (66) auf 0 eingestellt wird, wenn
die erste Steuereinrichtung (16, 42, 44, 72) eine Fehl
funktion aufweist und die Drosselklappe (66) im Sinne einer
Erhöhung der Maschinendrehzahl zu verstellen sucht.
17. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekenn
zeichnet, daß der Wählmechanismus (26) aufweist:
- (a) einen über einen ersten Kabelzug mit einem Ausgabeorgan der zweiten Steuereinrichtung verbundenen und entspre chend der zweiten Betriebsvariablen schwenkbaren ersten Hebel,
- (b) eine entsprechend der Schwenkbewegung des ersten Hebels drehbare erste Achse, die an einem Ende mit dem ersten Hebel verbunden ist und am anderen Ende einen starr vorspringenden ersten Arm aufweist,
- (c) einen über einen zweiten Kabelzug (16) mit dem Gaspedal (10) verbundenen und entsprechend der ersten Betriebs variablen schwenkbaren zweiten Hebel (32),
- (d) eine in ihrem Mittelabschnitt mit dem zweiten Hebel (32) verbundene zweite Achse (28), die an einem Ende einen starr vorspringenden, mit dem ersten Arm in Berührung tretenden zweiten Arm, einen starr von dem Mittelabschnitt vorspringenden dritten Arm (154) und einen starr vom anderen Ende vorspringenden vierten Arm (158) aufweist,
- (e) eine drehbar auf der zweiten Achse (28) gehaltene Hülse (152) und
- (f) einen auf der Hülse (152) befestigten dritten Hebel (150), der über einen dritten Kabelzug (88) mit dem Begrenzer (78) verbunden und durch den dritten Arm (154) der zweiten Achse (28) derart beaufschlagbar ist, daß eine Änderung entweder der ersten oder der zweiten Betriebsvariablen im Sinne einer Vergrößerung des Öffnungswinkels der Drosselklappe (66) auf den dritten Hebel (150) übertragen wird.
18. Vorrichtung nach Anspruch 17, dadurch gekenn
zeichnet, daß der Fühler (42) eine Eingangsachse
(156) und ein mit einem Ende der Eingangsachse verbundenes
drehbares Element aufweist, das durch ein Spannglied (162)
in einer Drehrichtung vorgespannt wird, in der der dritte
Hebel (150) mit dem dritten Arm (154) in Berührung ge
bracht wird, und daß am anderen Ende der Eingangsachse
(156) ein fünfter Arm (160) vorgesehen ist, der unter der Wirkung
des Spannglieds (162) an dem vierten Arm (158) der zweiten
Achse (28) anliegt, wobei der Fühler (42) jeweils nur die
Betriebsvariable abtastet, die im Sinne einer Öffnung
der Drosselklappe wirkt.
19. Vorrichtung nach Anspruch 18, gekennzeich
net durch eine Überwachungseinrichtung (164) zur Über
wachung des von dem Drosselklappensensor (64 erzeug
ten Istsignals (STEP) und des von dem Fühler (42) erzeugten
Betriebssignals (l), eine Entscheidungseinrichtung zur Überprüfung,
ob die Differenz zwischen den ermittelten Werten des
Ist-Signals und des Soll-Signals einen vorgegebenen
Wert übersteigt, und eine Sperreinrichtung zur Unter
brechung der Kraftstoffzufuhr zu der Brennkraftmaschine
und/oder zum Blockieren der Zündung, wenn die Entscheidungsein
richtung feststellt, daß die Differenz zwischen Soll- und
Ist-Signal den vorgegebenen Wert übersteigt.
20. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekenn
zeichnet, daß der zweite Hebel (32) in seinem
Mittelteil eine langgestreckte Öffnung (170) aufweist
und daß der dritte Kabelzug (88) an einem Ende mit einem
in die langgestreckte Öffnung (170) eingreifenden Eingriffs
glied (172) versehen ist, das in Längsrichtung der Öffnung
(170) frei beweglich ist.
21. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekenn
zeichnet, daß der dritte Kabelzug (88) in seinem
Mittelabschnitt unter Schubbeanspruchung ausbiegbar ist.
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