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DE2839382A1 - Einrichtung zum regeln der fahrgeschwindigkeit eines kraftfahrzeugs - Google Patents

Einrichtung zum regeln der fahrgeschwindigkeit eines kraftfahrzeugs

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DE2839382A1
DE2839382A1 DE19782839382 DE2839382A DE2839382A1 DE 2839382 A1 DE2839382 A1 DE 2839382A1 DE 19782839382 DE19782839382 DE 19782839382 DE 2839382 A DE2839382 A DE 2839382A DE 2839382 A1 DE2839382 A1 DE 2839382A1
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Harald Ing Grad Collonia
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Mannesmann VDO AG
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Description

VDO 6 FRANKFURT/MAIN 90
ADOLF SCHINDLING AG GRÄFSTRASSE 103
Einrichtung zum Regeln der Fahrgeschwindigkeit eines Kraftfahrζ eugs
Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zum Regeln der Fahrgeschwindigkeit eines Kraftfahrzeugs mit einem vom Fahrzeugführer betätigbaren Stellglied, insbesondere einem Gaspedal, mit elektrischen Mitteln zum Übertragen der Bewegung desselben auf ein das Kraftstoff-Luft-Gemisch beeinflussendes Element, insbesondere eine Drosselklappe, mit einem elektrischen Regler, mit dessen Ausgang das das Kraftstoff-Luft-Gemisch beeinflussende Element in Wirkverbindung steht, und mit mindestens einem Vergleicher, dessen einer Eingang mit einer motordrehzahlproportionalen Spannung und dessen anderer Eingang mit einem einstellbaren Konstantspannungswert zur Drehzahlbegrenzung beaufschlagt wird.
In einer derartigen bekannten Einrichtung ist zur Übertragung des von der Stellung eines Gaspedals abhängigen Signals auf das das Kraftstoff-Luft-Gemisch beeinflussende Element insbesondere ein weiterer Vergleicher vorgesehen, mit dem das Ausgangssignal des Vergleichers, dessen einer Eingang mit der motordrehzahlproportionalen Spannung und dessen anderer Eingang mit der einstellbaren Konstantspannung zur Drehzahlbegrenzung beaufschlagt wird, mit einem
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-Z- d
der Gaspedalstellung entsprechenden Signal verglichen wird. Die Ausgangsgrösse dieses weiteren Vergleichers wird dann über weitere Regelverstärker zu der Stellvorrichtung geleitet.
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Mit dieser bekannten Einrichtung wird erreicht, dass zwischen Gaspedal und Drosselklappe als dem Kraftstoff-Luft-Gemisch beeinflussenden Element nur noch eine elektrische Verbindungsleitung vorhanden ist, die montage- und wartungsgünstig verlegt werden kann. Mit dem Gaspedal ist lediglich ein elektrischer Stellungsgeber gekuppelt, der ein der Gaspedalstellung entsprechendes elektrisches Signal abgibt und hierzu beispielsweise als Stellwiderstand ausgebildet sein kann. Dieser lässt sich mit geringsten Stellkräften verstellen, so dass für eine leicht gängige Betätigung des Gaspedals gesorgt ist, die darüber hinaus in weiten Grenzen den jeweiligen Erfordernissen angepasst werden kann. Durch die Beschaltung des Reglers mit dem Vergleicher, dessen einer Eingang mit einer motordrehzahlproportionalen Spannung und dessen anderer Eingang mit einem einstellbaren Konstantspannungswert zur Drehzahlbegrenzung beaufschlagt wird, kann ohne wesentlichen Mehraufwand eine Drehzahlbegrenzung des Motors auf eine durch den konstanten Spannungswert voreinstellbare Drehzahl erreicht werden.
Die Drehzahlbegrenzung des Kraftfahrzeugmotors sollte jedoch möglichst exakt erfolgen. Die Drehzahl sollte nämlich nicht vor dem Gernzwert begrenzt werden, um LeI-stungseinbussen zu vermeiden. Andererseits darf die Drehzahl auch nicht während eines Einschwingvorgangs in dem Steuer- oder Regelkreis weit über diesen Grenzwert überschwingen, was sonst zu einer Beeinträchtigung der Schutzwirkung der Drehzahlbegrenzung führen könnte.
Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Einrichtung zum Regeln der Fahrgeschwindigkeit eines
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Kraftfahrzeugs insbesondere mit Mitteln zur Drehzahlbegrenzung so weiterzubilden, dass die Drehzahlgrenze sehr genau erreicht wird, dass aber trotzdem keine Instabilität, insbesondere kein Überschwingen, auftritt, wodurch der Grenzwert über einen beträchtlichen Zeitraum oder in einem erheblichen Maß überschritten wird. '
Diese Aufgabe wird für eine Einrichtung der eingangs genannten Gattung erfindungsgemäss dadurch gelöst, dass als Regler ein PI-Regler mit einem P-Regler grosser Verstärkung parallel geschaltet ist.
Bei dieser erfindungsgemässen Lösung wird ein PI-Regler verwendet, da dieser exakt ohne dauernde Regelabweichung arbeitet. Der an sich dem PI-Regler anhaftende Nachteil, dass bei Einschwingvorgängen in dem Regelkreis ein beträchtliches Überschwingen stattfindet, wird durch den parallel geschalteten P-Regler mit grosser Verstärkung vermieden. Dieser löst während des Einschwingvorgangs den PI-Regler ab, wobei nur ein kleines Überschwingen auftritt. Der durch den PI-Regler hervorgerufene Nachteil, dass er aufgrund seiner hohen Verstärkung zum monoton instabilen Regeln führen kann, wird dadurch vermieden, dass nach dem Einschwingen der PI-Regler wirksam wird und die Regelung auf den exakten Wert ohne Regelabweichung und ohne dauerndes Schwingen übernimmt.
Das wechselweise Virksajnwerden des PI-Reglers und des P-Reglers wird mit einfachsten Mitteln dadurch selbsttätig in Ausgestaltung der Erfindung erreicht, dass die Ausgänge des PI-Reglers und des P-Reglers über eine Schaltungsanordnung zur Grösstwertauswahl zu einem gemeinsamen Ausgang zusammengeführt sind. Dieser gemeinsame Ausgang stellt also den Ausgang des Reglers dar. Durch die Parallelschaltung mit der Grösstwertauswahl ist dafür gesorgt, dass selbsttätig der P-Regler nur dann
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-JC-*
in den Regelkreis eingreift, solange der Einschwingvorgang des PI-Reglers noch nicht abgeschlossen ist. Erst anschliessend übernimmt der PI-Regler die Regelung und sorgt damit für eine exakte abweichungsfreie Regelung.
In besondersunkomplizierter und wenig aufwendiger Weise wird diese Grösstwertauswahl zum wechselweisen Wirksamwerden des P-Reglers und des PI-Reglers dadurch realisiert, dass in jede Ausgangsleitung des P-Reglers und des PI-Reglers eine Diode geschaltet ist.
Die Flussrichtung, in der die Diode angeordnet ist, ergibt sich aus der nachfolgenden Beschreibung.
Die erfindungsgemässe Einrichtung wird im folgenden anhand einer Zeichnung mit drei Figuren beschrieben. Es zeigt:
Fig. 1 ein Blockschaltbild der Einrichtung mit Drehzahlbegrenzung ,
Fig. 2 ein Schaltbild des parallel geschalteten PI-Reglers und P-Reglers und
Fig. 3 das zeitliche Verhalten der Drehzahl nach einem Sollwertsprung in der Einrichtung nach Fig. 1.
In Fig. 1 ist mit 1 ein elektrischer Regler bezeichnet, der im wesentlichen aus einem Vergleicher 2 und je einem diesem in Signalflussrichtung folgenden Verstärker/mit proportionalem Zeitverhalten und einem Verstärker A mit proportional-integralem Zeitverhalten besteht. Beide Verstärker sind in der Weise parallel geschaltet, dass sie aus dem Vergleicher mit dem gleichen Signal gespeist werden und dass ihre Ausgänge über eine Schaltungsanordnung 5 entkuppelt sind, insbesondere in der Weise, dass eine Grösstwertauswahl der Signale an den Ausgängen der Verstärker 3 und 4 erfolgt. Der Verstärker 3 bildet zusam-
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men mit dem Vergleicher 2 einen P-Regler, und der Verstärker 4 bildet zusammen mit dem Vergleicher 2 einen PI-Regler.
Eine mit A bezeichnete Eingangskiemme des Reglers wird mit einer drehzahlproportionalen Spannung beaufschlagt, die aus einem Umsetzer 6 aus einer von der Klemme 1 des Kraftfahrzeugbordnetzes über eine Störschutzstufe 7 gewonnenen Frequenz erzeugt wird. Die Eingangsklemme A steht mit einem Eingang 8 des Vergleichers in Verbindung. Ein zweiter Eingang 9 des Vergleichers wird mit einem aus einem Spannungsteiler 10 gewonnenen voreinstellbaren Spannungssignal beaufschlagt, welcher einem vorgegebenen Grenzwert der Drehzahl entspricht.
Eine Ausgangskiemme B des Reglers steht mit einem elektrischen Servomotor 11 in Verbindung, der mit einem Stellorgan 12 zur Betätigung einer Drosselklappe 13 verbunden ist. Zwischen der Ausgangsklemme B des Reglers 1 und dem elektrischen Servomotor 11 ist in Fig. 1 ein weiterer Vergleicher 14 eingeschaltet, der das Ausgangssignal an der Ausgangsklemme B mit einem von einem Stellungsgeber 15, welcher mit einem Gaspedal 16 gekuppelt ist, abgegebenen Signal vergleicht und über einen weiteren Regelverstärker 17 dem elektrischen Servomotor 11 zuführt.
Die in Fig. 1 dargestellte Schaltungsanordnung wirkt im wesentlichen so, dass sich je nach der Stellung des Gaspedals 16, welche sich in einem Sollwert, der von dem Stellungsgeber 15 abgegeben wird, ausdrückt, die Drosselklappe 13 so verstellt, dass eine bestimmte Drehzahl des Verbrennungsmotors erreicht wird. Diese Drehzahl wird auch bei Belastungsschwankungen beibehalten, da der Istwert der Drehzahl durch die drehzahlproportionale an der Eingangsklemme A in den Regelkreis eingeht. Je
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nach der Einstellung des Spannungsteilers 10 wird jedoch ein vorgegebener Maximalwert der Drehzahl nicht überschritten.
Die Punktion des P-Reglers und des parallel geschalteten PI-Reglers wird nach der nachfolgenden Beschreibung der Schaltungsanordnung nach Fig. 2 erläutert.
In Fig. 2 ist mit 18 ein Differenzverstärker des PI-Reglers bezeichnet. Der Verstärker steht über einen Eingangswiderstand 19 mit der Eingangskiemme A in Verbindung. In dem Rückkoppelungszweig des Differenzverstärkers sind ein Rückkoppelungswiderstand 20 und ein Kondensator 21 angeordnet.
15
Zu einem Differenzverstärker 22 des P-Reglers gehört ein Eingangswiderstand 23 und ein Rückkoppelungswiderstand 24. - Während jeweils ein Eingang der Differenzverstärker 18 und 22 mit der Eingangskiemme A gekuppelt ist, steht jeweils ein zweiter Eingang dieser Differenzverstärker mit dem Spannungsteiler 10, mit dem ein den Grenzwert der Drehzahl bestimmendes Spannungssignal eingestellt werden kann, in Verbindung.
Der Ausgang des PI-Reglers 25 und der Ausgang des P-Reglers 26 sind über eine Diode 27 bzw. 28 mit der gemeinsamen Ausgangsklenime des Reglers 1 verbunden. Die Dioden entkoppeln die Ausgänge des P-Reglers und des PI-Reglers und bewirken, dass jeweils das grosste Signal der Ausgänge dieser beiden Regler an der £uεgangskiemme B erscheint.
Wenn in dem Regelkreis nach Fig. 1 ein Sollwertsprung auftritt, verläuft die Drehzahl zeitlich entsprechend der Darstellung in Fig. 3. Von dem Zeitpunkt t bis t^, während dem der PI-Regler ein verhältnismässig grosses Uberschwingen der Drehzahl entsprechend dem Kurvenzug ergeben würde, ist der P-Regler mit verhältnismässig grosser Verstärkung wirksam und bewirkt ein fast über-
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schwingungsfreies Erreichen der neuen Drehzahl entsprechend dem Kurvenzug 30. Dieser Kurvenzug könnte aber eine über den Zeitpunkt t.. hinausdauernde kleine Schwankung der Drehzahl infolge der grossen Verstärkung des P-Reglers bewirken, ausserdem wäre, insbesondere wenn grössere Schwankungen vermieden werden sollen, mit einer nennenswerten Regelabweichung zu rechnen. Deswegen übernimmt ab dem Zeitpunkt t1 der PI-Regler die Regelung entsprechend dem Kurvenzug 31, womit die neue Drehzahl ohne bleibende Abweichung und monotone Schwingung exakt erreicht wird.
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Claims (3)

  1. Patentansprüche
    (" iJ Einrichtung zum Regeln der Fahrgeschwindigkeit eines Kraftfahrzeugs mit einem vom Fahrzeugführer betätigbaren Stellglied, insbesondere einem Gaspedal, mit Mitteln zum Übertragen der Bewegung desselben auf ein das Kraftstoff-Luft-Gemisch beeinflussendes Element, insbesondere eine Drosselklappe, mit einem elektrischen Regler, mit dessen Ausgang das das Kraftstoff-Luft-Gemisch beeinflussende Element in Wirkverbindung steht, und mit mindestens einem Vergleicher, dessen einer Eingang mit einer motordrehzahlproportionalen Spannung und dessen anderer Eingang mit einem einstellbaren Konstantspannungswert zur Drehzahlbegrenzung beaufschlagt wird,
    dadurch gekennzeichnet, dass als Regler (1) ein PI-Regler (2, 4) mit einem P-Regler (2, 3) grosser Verstärkung parallel geschaltet ist.
  2. 2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausgänge (25, 26) des PI-Fsglers und des P-Reglers über eine Schaltungsanordmmg (5 bzw. 27, 28) zur Grösstwertauswahl zu einem gemeinsamen Ausgang (Ausgangsklemme B) zusammengeführt sind.
  3. 3. Einrichtung nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass in jede Ausgangsleitung des P-Reglers und des PI-Reglers eine Diode (27 bzw. 28) eingeschaltet ist.
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    ORIGINAL INSPECTED
DE19782839382 1978-09-11 1978-09-11 Einrichtung zum regeln der fahrgeschwindigkeit eines kraftfahrzeugs Withdrawn DE2839382A1 (de)

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