EP0256268A1 - Drehzahlbegrenzer für Kraftfahrzeuge - Google Patents
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- EP0256268A1 EP0256268A1 EP19870109445 EP87109445A EP0256268A1 EP 0256268 A1 EP0256268 A1 EP 0256268A1 EP 19870109445 EP19870109445 EP 19870109445 EP 87109445 A EP87109445 A EP 87109445A EP 0256268 A1 EP0256268 A1 EP 0256268A1
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- F02D2200/501—Vehicle speed
Definitions
- a speed limiter intended for retrofitting is essentially identical to that of a usually more widespread speed limiter or a limiter which, based on a defined speed and speed limit value, permits actuation of the fuel metering device of a motor vehicle engine independently of the accelerator pedal position .
- a group of gears is not without problems, because in the border area between the non-limited shift group and the limited shift group, the speed of the vehicle cannot be increased even when shifting up and thus between a gear with an uneconomically high one Speed and a gear that does not allow an increase in speed due to the sudden speed limitation in the driving situation concerned, will be switched back and forth.
- the object of the present invention was therefore to improve the acceptance of a speed limiter, on the one hand by measures to increase the control and thus driving comfort, and on the other hand by means with which a speed limiter can be adapted to typical applications of the vehicle, with which optimal economic and ecological Effects are achievable.
- the electronic controller is linked to a speed measuring circuit and comprises a circuit arrangement with which, depending on the speed, a constant change of the speed limit value at least within a partial speed range can be programmed.
- a preferred exemplary embodiment is characterized in that in the electronic controller in which the control deviation supplied to the control amplifier is determined by combining the controlled variable with a reference value, the circuit arrangement serves as a reference signal generator and that the reference signal generator is designed in such a way that different reference signal characteristics can be selected.
- the proposed solution which is based on the idea of controlling the envisaged speed limitation as a function of the vehicle speed, avoids the disadvantages with regard to driving comfort, both of a general limitation and of a limitation which begins suddenly, by means of a suitable, presettable transition function. It also makes it possible to optionally provide an application-specific or vehicle-specific limitation, that is to say, for example, that the engine speeds of vehicles in local or inner-city distribution traffic can be limited in a lower speed range, while in long-distance vehicles where full use of the engine speed is possible during pass journeys must be, a limitation in the upper speed range can be made.
- the speed limiter according to the invention can also be used not only as an autonomous system.
- the determined speed control deviation can, for example, be fed to the control amplifier of a speed limiter via a suitable diode coupling, so that the speed limiter in question is expanded to a speed limiter with speed-dependent speed limitation.
- FIG. 2 corresponds to a requirement profile of a vehicle of the local distribution traffic, where it is important to throttle the engine speeds relatively strongly in a lower speed range between, for example, 0 and 40 km / h.
- a speed setting range of up to 30% is provided. As the speed increases, this throttling is steadily eliminated within a transition range of approx. 15 km / h, so that the maximum engine speed can be used at higher speeds, which can only be driven outside of the city anyway.
- the limiting characteristics FIG. 3 is reciprocal to the limiting characteristic FIG. 2 selected and intended for vehicles that are mainly used in long-distance transport, d. H. there is no speed limitation in a lower speed range, at higher speeds a limitation is effective after a suitable transition range, which in turn can be selected within a speed range of 30%.
- the gradient of the speed limitation characteristics in the transition areas which is preferably designed for 10%, can also be selected within certain limits, so that longer or shorter transition areas can be defined.
- the speed-dependent break points A, A ⁇ and B, B ⁇ of the speed limitation characteristics can be selected and preset.
- pulses generated by a speed sensor 1 as well as by a speed sensor 2 are proportional to the engine speed, formed into time-constant pulses in respectively assigned pulse shapers 3 and 4 and converted into corresponding voltage values proportional to the measured values in downstream digital-to-analog converters 5 and 6.
- the potentiometers 7 and 8 assigned to the pulse shapers serve to adjust the pulse width and thus to correct the slope of the respective characteristic curves.
- the speed measuring branch is connected downstream, as FIG. 4 also shows a circuit arrangement 9 which serves as a reference signal generator and which provides reciprocal, speed-dependent voltage characteristic curves with regard to the selectable speed limitation characteristics.
- the voltage values W of the reference signal generator 9 and the speed-proportional voltage values X are rounded to a control deviation X W , which is present at the input of a control amplifier 11 acting as a window amplifier.
- control signals X are formed in the control amplifier 11 from the suitably modulated control deviation X W when a certain switching threshold range is exceeded or fallen below.
- the control signals control, via separate channels, an operating circuit 12, which delivers a manipulated variable Y, of an actuating motor 14 arranged in an actuating unit 13. which in turn acts in a manner known per se on the fuel metering device of the vehicle engine via a coupling element which is not shown in the invention and which is inserted into the gas linkage of the vehicle in question.
- the in FIG. 5 illustrated circuit example of the reference signal generator 9 shows an operational amplifier 16, the one on the output side, on the one hand, via a resistor 17, which is supplied with speed measurement values supplied by the digital / analog converter 5 and, on the other hand, which is connected to a voltage divider formed from the resistors 18 and 19 and the potentiometer 20.
- the potentiometer 20 is used to set a voltage value at which the speed-dependent control is to start, ie the output voltage of the operational amplifier 16 changes, in this case increases. This point is reached when the voltage-proportional voltage, which has a degressive curve, falls below the voltage value set by means of the potentiometer 20.
- the slope of the voltage curve at the output of operational amplifier 16 can be determined by resistors 17 and 21, while diode 22 and resistor 23 serve to decouple the output of operational amplifier 16.
- the output of the operational amplifier 24 is connected in parallel with a resistor 31 to a contact 33 via a diode 29 and a resistor 30.
- the output of the operational amplifier 16 is also assigned to a contact 34.
- a third contact 35 is connected to the input of a voltage follower 38 connected by resistors 36 and 37, at the output of which, depending on the attachment or non-use of a solder bridge 39, the speed-dependent voltage characteristics of the reference signal generator 9 can be tapped according to the schematic diagrams I, II or III.
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Abstract
Es wird vorgeschlagen, die Motordrehzahlen eines Fahrzeuges nicht generell sondern je nach Einsatz des Fahrzeuges beispielsweise im innerörtlichen Verteilerverkehr oder im Fernverkehr geschwindigkeitsabhängig zu begrenzen. Dem elektronischen Regler des Drehzahlbegrenzers ist hierzu eine Schaltungsanordnung (9) zugeordnet, die verschiedene, wählbare, geschwindigkeitsabhängige Spannungskennlinien liefert. Diese Referenzspannungen (W) werden mit den drehzahlproportionalen Meßwerten (X) in einem Schaltungsteil (10) verundet und als Regelabweichung (XW) dem Regelverstärker (11) des Drehzahlbegrenzers zugeführt.
Description
- Das bauliche Konzept eines für die Nachrüstung vorgesehenen Drehzahlbegrenzers gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1 ist im wesentlichen identisch dem eines üblicherweise weiterverbreiteten Geschwindigkeitsbegrenzers oder eines Begrenzers, der sowohl aufgrund eines festgelegten Geschwindigkeits-, als auch Drehzahlgrenzwertes eine von der Gaspedalstellung unabhängige Betätigung der Kraftstoffzumeßvorrichtung eines Kraftfahrzeugmotors gestattet.
- Die Zweckmäßigkeit von Geschwindigkeitsbegrenzern sowohl in wirtschaftlicher als auch in verkehrstechnischer Hinsicht steht heute im allgemeinen außer Zweifel, vor allem, weil der Berufsfahrer bei seiner oft stundenlangen, monotonen Fahrtätigkeit im Grenzbereich der zulässigen Geschwindigkeit durch den Geschwindigkeitsbegrenzer entlastet wird.
- Bezüglich der üblichen zweifellos die Leistung eines Motors drosselnden Drehzahlbegrenzer besteht demgegenüber trotz der motorschonenden Wirkung und der Vermeidung von unangemessen hohem Kraftstoffbedarf und Abgasproduktion sowie von Übertourungen beispielsweise durch Schaltfehler jedenfalls für einen freiwilligen Einbau in ein Kraftfahrzeug wenig Bereitschaft. Die ablehnende Haltung ist nicht zuletzt emotional begründet dadurch, daß durch die Festlegung eines bestimmten Drehzahlbegrenzungswertes durchgehend für sämtliche Betriebszustände des Fahrzeuges, insbesondere in den unteren Gängen, die Beschleunigungsfähigkeit des Fahrzeuges beschnitten wird.
- Ungeachtet dieser Vorbehalte besteht nicht nur seitens der Transportunternehmen, für die die wirtschaftliche Komponente im Vordergrund steht, sondern auch aus verkehrstechnischen, gesamtwirtschaftlichen und letzten Endes aus ökologischen Gründen ein starkes Bedürfnis, Drehzahlbegrenzer vorzusehen, um einerseits im Stadtverkehr Geräusch- und Abgasproduktion zu verringern, andererseits im Fernverkehr einen motorschonenden Betrieb der Kraftfahrzeuge zu gewährleisten.
- Es wurde daher schon vorgeschlagen, bei Fahrzeugen mit zu Schaltgruppen zusammengefaßten Gängen den Drehzahlgeber eines eingebauten Drehzahlbegrenzers mittels des den Schaltgruppen zugeordneten sog. Schaltgruppenschalters zu unterbrechen, d. h. die Drehzahlen in den unteren Gängen nicht zu begrenzen und in den oberen, im allgemeinen relativ dicht zusammenliegenden Gängen eine Begrenzung von etwa 10 % wirksam werden zu lassen. Schwierigkeiten entstehen verständlicherweise bei Fahrzeugen, und das ist die Mehrzahl der Fahrzeuge, die nicht mit entsprechenden elektrischen Schaltmitteln ausgerüstet sind. Ein nachträglicher Einbau ist bei diesen Fahrzeugen im allgemeinen nicht möglich, oder aber vom Aufwand her nicht vertretbar. Außerdem ist der Fahrbetrieb bei einer Schaltgruppe, also einer Gruppe von Gängen, zugeordneten Begrenzung nicht problemlos, da im Grenzbereich zwischen der nicht begrenzten Schaltgruppe und der begrenzten Schaltgruppe die Geschwindigkeit des Fahrzeuges auch beim Höherschalten nicht gesteigert werden kann und somit zwischen einem Gang mit unökonomisch hoher Drehzahl und einem Gang, der infolge der sprungartig einsetzenden Drehzahlbegrenzung in der betreffenden Fahrsituation keine Geschwindigkeitssteigerung gestattet, hin und her geschaltet werden wird. Dies bedeutet ein durch die Begrenzung verursachtes ruckartiges Fahren, d. h. einen verschlechterten Fahrkomfort.
- Aufgabe der vorliegenden Erfindung war es daher, die Akzeptanz eines Drehzahlbegrenzers zu verbessern, und zwar einerseits durch Maßnahmen zur Steigerung des Regel- und somit Fahrkomforts, andererseits durch Mittel, mit denen ein Drehzahlbegrenzer an typische Einsatzfälle des Fahrzeuges anpaßbar ist, womit optimale ökonomische und ökologische Effekte erzielbar sind.
- Gelöst wird diese Aufgabe dadurch, daß der elektronische Regler mit einer Geschwindigkeitsmeßschaltung verknüpft ist und eine Schaltungsanordnung umfaßt, mit welcher geschwindigkeitsabhängig eine wenigstens innerhalb eines Geschwindigkeitsteilbereichs stetige Änderung des Drehzahlbegrenzungswertes programmierbar ist.
- Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel ist dadurch gekennzeichnet, daß in dem elektronischen Regler, in welchem die dem Regelverstärker zugeführte Regelabweichung durch Verunden der Regelgröße mit einem Referenzwert ermittelt wird, die Schaltungsanordnung als Referenzsignalgeber dient und daß der Referenzsignalgeber derart ausgebildet ist, daß unterschiedliche Referenzsignalkennlinien wählbar sind.
- Die vorgeschlagene Lösung, die von dem Gedanken ausgeht, die vorgesehene Drehzahlbegrenzung von der Fahrzeuggeschwindigkeit abhängig zu steuern, vermeidet die Nachteile bezüglich des Fahrkomforts sowohl einer generellen als auch einer sprunghaft einsetzenden Begrenzung durch eine geeignete, voreinstellbare Übergangsfunktion. Sie erlaubt es ferner, wahlweise eine einsatz- bzw. fahrzeugspezifische Begrenzung vorzusehen, d. h. daß beispielsweise die Motordrehzahlen von Fahrzeugen des stadtnahen bzw. innerörtlichen Verteilerverkehrs in einem unteren Geschwindigkeitsbereich begrenzbar sind, während bei Fahrzeugen des Fernverkehrs, wo bei Passfahrten die volle Nutzung der Motordrehzahl möglich sein muß, eine Begrenzung im oberen Geschwindigkeitsbereich erfolgen kann. Mit dieser Optimierung einer Drehzahlbegrenzungscharakteristik für Stadt- und Fernverkehr kann ein temperamentbetontes oder auch gedankenloses Fahren mit hohen Drehzahlen in niederen Gängen, wie es im Stadtverkehr vielfach üblich ist, mit all den nachteiligen Konsequenzen wirksam vermieden werden, andererseits dient die Begrenzung lediglich in den höheren Gängen auf z. B. wenige Prozent unterhalb der Nenndrehzahl der Motorschonung und der Reduzierung des Kraftstoffbedarfs. Dabei ist die vorgeschlagene Lösung mit einem relativ geringen Aufwand realisierbar, zumal in modernen Fahrzeugen bereits fahrzeugspezifisch aufbereitete Geschwindigkeitsimpulse, z. B. für die Geschwindigkeitsanzeige und die Geschwindigkeitsaufzeichnung zur Verfügung stehen. Auch läßt sich der erfindungsgemäße Drehzahlbegrenzer nicht nur als autonomes System anwenden. Die ermittelte Drehzahl - Regelabweichung kann beispielsweise über eine geeignete Diodenkopplung dem Regelverstärker eines Geschwindigkeitsbegrenzers zugeführt werden, so daß der betreffende Geschwindigkeitsbegrenzer zu einem Geschwindigkeitsbegrenzer mit geschwindigkeitsabhängiger Drehzahlbegrenzung erweitert wird.
- Im folgenden sei ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der beigefügten Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen
- FIG. 1 ein Diagramm einer geschwindigkeitsunabhängigen Drehzahlbegrenzungscharakteristik,
- FIG. 2 ein Diagramm einer geschwindigkeitsabhängigen Drehzahlbegrenzungscharakteristik, wie sie für den Stadtverkehr typisch ist,
- FIG. 3 ein Diagramm einer geschwindigkeitsabhängigen Drehzahlbegrenzungscharakteristik, wie sie für den Fernverkehr typisch ist,
- FIG. 4 ein Blockschaltbild des erfindungsgemäßen Drehzahlbegrenzers,
- FIG. 5 ein Schaltungsbeispiel des Referenzsignalgebers des bevorzugten Ausführungsbeispiels.
- Von den in den FIG. 1, 2 und 3 dargestellten Begrenzungscharakteristiken zeigt die der FIG. 1 die bisher übliche, bei der die Motordrehzahlen von der Geschwindigkeit unabhängig generell um ca. 10 % begrenzt sind, wobei, was mit dem Doppelpfeil symbolisiert sein soll, dieser Begrenzungswert in relativ weiten Grenzen einstellbar ist.
- Die Begrenzungschrakteristik FIG. 2 entspricht einem Anforderungsprofil eines Fahrzeuges des innerörtlichen Verteilerverkehrs, wo es darauf ankommt, in einem unteren Geschwindigkeitsbereich zwischen beispielsweise 0 und 40 km/h die Motordrehzahlen relativ stark zu drosseln. Vorgesehen ist ein Drehzahleinstellbereich bis zu 30 %. Bei zunehmender Geschwindigkeit wird innerhalb eines Übergangsbereichs von ca. 15 km/h diese Drosselung stetig aufgehoben, so daß bei höheren Geschwindigkeiten, die ohnehin nur außerorts gefahren werden dürfen, die maximale Motordrehzahl nutzbar ist.
- Die Begrenzungschrakteristik FIG. 3 ist reziprok zur Begrenzungschrakteristik FIG. 2 gewählt und für Fahrzeuge vorgesehen, die vorwiegend im Fernverkehr eingesetzt sind, d. h. in einem unteren Geschwindigkeitsbereich besteht keine Drehzahlbegrenzung, bei höheren Geschwindigkeiten ist nach einem geeigneten Übergangsbereich eine Begrenzung wirksam, die wiederum innerhalb eines Drehzahlbereichs von 30 % wählbar ist.
- Selbstverständlich ist auch die Steigung der Drehzahlbegrenzungschrakteristiken in den Übergangsbereichen, die vorzugsweise auf 10 % ausgelegt ist, in gewissen Grenzen wählbar, so daß längere oder kürzere Übergangsbereiche festgelegt werden können. Ebenso sind , um eine optimale Anpassung an die Einsatzgegebenheiten und den Fahrzeugtyp zu erzielen, auch die geschwindigkeitsabhängigen Knickpunkte A, Aʹ und B, Bʹ der Drehzahlbegrenzungscharakteristiken wählbar und voreinstellbar.
- Gemäß dem Blockschaltbild FIG. 4 werden in an sich bekannter Weise sowohl von einem Geschwindigkeitsgeber 1 wegabhängig erzeugte, als auch von einem Drehzahlgeber 2 der Motordrehzahl proportionale Impulse geliefert, in jeweils zugeordneten Impulsformern 3 und 4 in zeitkonstante Impulse geformt und in nachgeschalteten Digital-Analog-Wandlern 5 und 6 in entsprechende meßwertproportionale Spannungswerte umgesetzt. Die den Impulsformern zugeordneten Potentiometer 7 und 8 dienen bekanntlich der Impulsbreitenjustierung und somit der Korrektur der Steilheit der jeweiligen Kennlinien.
- Dem Geschwindigkeitsmeßzweig nachgeschaltet ist, wie FIG. 4 ferner zeigt, eine Schaltungsanordnung 9, welche als Referenzsignalgeber dient und bezüglich der wählbaren Drehzahlbegrenzungschrakteristiken reziproke, geschwindigkeitsabhängige Spannungskennlinien liefert. In einem weiteren Schaltungsteil 10 werden die Spannungswerte W des Referenzsignalgebers 9 und die drehzahlproportionalen Spannungswerte X zu einer Regelabweichung XW verundet, die am Eingang eines als Fensterverstärker wirkenden Regelverstärkers 11 ansteht.
- Der Vollständigkeit halber sei erwähnt daß aus der in geeigneter Weise modulierten Regelabweichung XW im Regelverstärker 11 dann Regelsignale gebildet werden, wenn ein bestimmter Schaltschwellenbereich über- oder nachfolgend unterschritten wird. Die Regelsignale steuern über getrennte Kanäle eine eine Stellgröße Y liefernde Betriebsschaltung 12 eines in einem Stellaggregat 13 angeordneten Stellmotors 14. Dieser betätigt über ein geeignetes im Stellaggregat 13 gelagertes Getriebe ein Stellglied, mit dem beispielsweise ein sog. Schub-Zug-Kabel 15 verbunden ist, das seinerseits in an sich bekannter Weise über ein weil nicht erfindungswesentlich nicht dargestelltes Koppelelement, das in das Gasgestänge des betreffenden Fahrzeugs eingefügt ist, auf die Kraftstoffzumeßvorrichtung des Fahrzeugmotors einwirkt.
- Das in FIG. 5 dargestellte Schaltungsbeispiel des Referenzsignalgebers 9 zeigt einen Operationsverstärker 16, dem ein gangsseitig einerseits über einen Widerstand 17, die vom Digital-Analog-Wandler 5 gelieferten Geschwindigkeitsmeßwerte zugeführt werden und welcher andererseits mit einem Spannungsteiler, gebildet aus den Widerständen 18 und 19 und dem Potentiometer 20 beschaltet ist. Das Potentiometer 20 dient der Einstellung eines Spannungswertes, bei dem die geschwindigkeitsabhängige Regelung einsetzen soll, d. h. die Ausgangsspannung des Operationsverstärkers 16 sich verändert, in diesem Falle ansteigt. Dieser Punkt ist dann erreicht, wenn die einen degressiven Verlauf aufweisende meßwertproportionale Spannung den mittels des Potentiometers 20 eingestellten Spannungswert unterschreitet.
- Die Steigung des Spannungsverlaufs am Ausgang des Operationsverstärkers 16 läßt sich durch die Widerstände 17 und 21 bestimmen, während die Diode 22 und der Widerstand 23 der Entkopplung des Ausgangs des Operationsverstärkers 16 dienen.
- Ein weiterer Operationsverstärker 24, dessen einer Eingang unter Zwischenschaltung des Widerstandes 25 mit dem Ausgang des ersten Operationsverstärkers 16 verbunden ist und dessem anderen Eingang ein aus den Widerständen 26 und 27 gebildeter Spannungsteiler zugeordnet ist, liefert an seinem Ausgang eine zum Spannungsverlauf des Operationsverstärkers 16 im wesentlichen reziproken Spannungsverlauf, dessen Steigung durch die Widerstände 25 und 28 festlegbar ist. Über eine Diode 29 und einen Widerstand 30 ist der Ausgang des Operationsverstärkers 24 parallel mit einem Widerstand 31 an einen Kontakt 33 geführt. Ebenso ist auch der Ausgang des Operationsverstärkers 16 einem Kontakt 34 zugeordnet. Ein dritter Kontakt 35 ist mit dem durch Widerstände 36 und 37 beschalteten Eingang eines Spannungsfolgers 38 verbunden, an dessen Ausgang je nach Anbringung oder Nichtverwenden einer Lötbrücke 39 die geschwindigkeitsabhängigen Spannungskennlinien des Referenzsignalgebers 9 gemäß den Schemadiagrammen I, II oder III abgreifbar sind.
Claims (3)
1. Drehzahlbegrenzer für Kraftfahrzeugmotore mit einem von einem Stellmotor angetriebenen Stellglied, welches unabhängig von einer Betätigung des Gaspedals auf die Kraftstoffzumeßvorrichtung des betreffenden Motors einwirkt, sowie mit einem elektronischen Regler, dessen Regelverstärker die Betriebsschaltung des Stellmotors auf Vor-oder Rücklauf steuert,
dadurch gekennzeichnet,
daß der elektronische Regler mit einer Geschwindigkeitsmeßschaltung (1, 3, 5, 7) verknüpft ist und eine Schaltungsanordnung (9) umfaßt, mit welcher geschwindigkeitsabhängig eine wenigstens innerhalb eines Geschwindigkeitsteilbereichs stetige Änderung des Drehzahlbegrenzungswertes programmierbar ist.
dadurch gekennzeichnet,
daß der elektronische Regler mit einer Geschwindigkeitsmeßschaltung (1, 3, 5, 7) verknüpft ist und eine Schaltungsanordnung (9) umfaßt, mit welcher geschwindigkeitsabhängig eine wenigstens innerhalb eines Geschwindigkeitsteilbereichs stetige Änderung des Drehzahlbegrenzungswertes programmierbar ist.
2. Drehzahlbegrenzer nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß in dem elektronischen Regler, mit welchem die dem Regelverstärker (11) zugeführte Regelabweichung (XW) durch Verunden der Regelgröße (X) mit einem Referenzwert (W) ermittelt wird, die Schaltungsanordnung (9) als Referenzsignalgeber dient.
dadurch gekennzeichnet,
daß in dem elektronischen Regler, mit welchem die dem Regelverstärker (11) zugeführte Regelabweichung (XW) durch Verunden der Regelgröße (X) mit einem Referenzwert (W) ermittelt wird, die Schaltungsanordnung (9) als Referenzsignalgeber dient.
3. Drehzahlbegrenzer nach Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Referenzsignalgeber (9) derart ausgebildet ist, daß unterschiedliche Referenzsignalkennlinien wählbar sind.
dadurch gekennzeichnet,
daß der Referenzsignalgeber (9) derart ausgebildet ist, daß unterschiedliche Referenzsignalkennlinien wählbar sind.
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