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DE3019562A1 - Vorrichtung zum steuern einer brennkraftmaschine - Google Patents

Vorrichtung zum steuern einer brennkraftmaschine

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DE3019562A1
DE3019562A1 DE19803019562 DE3019562A DE3019562A1 DE 3019562 A1 DE3019562 A1 DE 3019562A1 DE 19803019562 DE19803019562 DE 19803019562 DE 3019562 A DE3019562 A DE 3019562A DE 3019562 A1 DE3019562 A1 DE 3019562A1
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Daimler Benz AG
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  • Electrical Control Of Air Or Fuel Supplied To Internal-Combustion Engine (AREA)

Description

L :it - ■■-.::■
Daimler-Benz Aktiengesellschaft Daim 12 751/4
Stuttgart
"Vorrichtung zum Steuern einer Brennkraftmaschine"
Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Steuern der Drosselklappen- bzw. Einspritzpumpenstellung einer Brennkraftmaschine, insbesondere für Kraftfahrzeuge mit einem Gaspedal.
Bei bekannten Aus-führungen der Verbindung zwischen Gaspedal und Drosselklappe bzw. anderen leistungsregulierenden Einrichtungen am Motor in Kraftfahrzeugen ist der Verlauf der Übertragungskennlinie zwar konstruktiv in gewissen Grenzen wählbar, nach abgeschlossener Konstruktion jedoch endgültig festgelegt. Aufgrund sehr unterschiedlicher Anforderungen an den Verlauf der Übertragungskennlinie bei verschiedenen Situationen wie Anfahren im niedrigsten Gang, Beschleunigen bei mittleren und hohen Geschwindigkeiten usw. kann eine feste Übertragungskennlinie nur einen wenig befriedigenden Kompromiß darstellen.
Es ist deshalb die Aufgabe der Erfindung, eine Vorrichtung zu schaffen, welche in der Lage ist, die Übertragungskennlinie der Verbindung zwischen Gaspedal und Drosselklappe bzw. Einspritzpumpe den jeweiligen Erfordernissen anzupassen und entsprechend zu verändern.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß ein Funktionsgenerator vorgesehen ist, welcher die Zuordnung der Drosselklappen- bzw. Einspritzpumpenstellung zur Stellung des Gaspedals nach einer von einer Stellgröße veränderbaren Funktion vorgibt. Als wichtigste Größe für die Veränderung der Kennlinie wird die Fahrzeuggeschwindigkeit angesehen, welcher die Stellgröße zugeordnet ist, die jedoch von weiteren Größen wie Gangstellung, Fahrbahntemperatur usw. beeinflußt werden kann.
130048/046.8 _ - _
-15 - : : : . : Daim 12 75lA
Damit ist es beispielsweise möglich, bei sehr leistungsstarken Fahrzeugen beim Anfahren eine sehr progressive Kennlinie und bei hoher Geschwindigkeit eine wenig progressive bis degressive Kennlinie zu verwirklichen. Nicht zuletzt wäre eine solche Veränderung der Kennlinie auch von Vorteil xür eine kraftstoffsparende Fahrweise.
Weitere Einzelheiten der Erfindung sind der nachstehenden Beschreibung dreier Ausführungsbeispiele anhand der Zeichnung zu entnehmen. In der Zeichnung zeigen:
Fig. 1 ein Diagramm des Zusammenhangs zwischen Gaspedal und Drosselklappe,
Fig. 2 ein erstes Beispiel mit mechanischer Übertragung,
Fig. 3 ein zweites Beispiel mit elektronischoptischer Übertragung und
Fig. k eine Erweiterung des zweiten Beispiels.
Fig. 1 zeigt ein Diagramm verschiedener Übertragungs-Kennlinien zwischen Gaspedalstellung und Drosselklappenstellung. Auf der Abszisse ist die Stellung des Gaspedals P von unbetätigt (0) bis voll durchgetreten (100 %) aufgetragen und auf der Ordinate die Stellung der Drosselklappe D von Leerlaufstellung (0) bis voll geöffnet (100 %). Ausgehend von der dick ausgezogenen Geraden, welche eine lineare Übertragungskennlinie darstellt, haben die unterhalb dieser Geraden dargestellten Kennlinien einen in Pf eilrichtung* p" immer progressiveren Verlauf und die oberhalb dieser
Geraden dargestellten Kennlinien einen in Pfeilrichtung d immer degressiveren Verlauf.
Eine progressive Kennlinie ist dann gegeben, wenn im Anfangsbereich einer großen Änderung der Gaspedalstellung eine kleine Änderung der Drosselklappenstellung zugeordnet ist. Bei einer degressiven Kennlinie ist es genau umgekehrt. Allen Kennlinien gemeinsam sind Anfangspunkt und Endpunkt in Leerlauf- bzw. Vollgasstellung des Gaspedals.
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— D —
- -β -"- ";'..: ; Daim 12 751A
Je nach Fahrzeuggeschwindigkeit soll nun die Übertragungskennlinie - beispielsweise von sehr progressiv beim Anfahren über linear bei mittlerer Geschwindigkeit bis sehr degressiv bei hoher Geschwindigkeit - geändert werden, was durch den gekrümmten Pfeil"V symbolisiert wird.
Ein erstes Aus flihrungsbeispiel nach der Erfindung ist in Fig. 2 schematisch dargestellt.
Ein an sich bekannter Geschwindigkeitsgeber 1 mit der Fahrzeuggeschwindigkeit proportionaler Frequenz steuert einen Frequenz-Spannungs-Wandler 2 an, der seinerseits den Sollwert für einen an sich bekannten Stellungsregler 3 liefert. Am Stellungsregler 3 ist ein ebenfalls bekanntes Stellglied k angeschlossen, das in geeigneter Weise in die Kinematik der mechanischen Übertragungsteile eingreift.
In der dargestellten Ausführung wird eine Bandstahlfeder 5» deren eines Ende fest mit der Stellgliedachse 6 verbunden ist und das in der Nähe des anderen Endes in einem drehbaren Lager 7 längsverschiebbar geführt ist, durch die Drehung der Stellgliedachse 6 in verschiedene Formen gebogen.
Auf der Bandstahlfeder 5 gleitet eine-Rolle 8, deren Achse sowohl mit der vom Gaspedal 10 kommenden Stange 11 als auch mit der zur Drosselklappe 12 führenden Stange 13 derart verbunden ist, daß die beiden Stangen 11 und 13 gegeneinander verdrehbar sind.
Bei gerader Form der Bandstahlfeder 5 besteht ein etwa linearer Zusammenhang zwischen dem Weg der Stangen 11 und 13. Wird die Bandstahlfeder 5 durch das Stellglied k nach der Seite "p" gebogen, entsteht Progressivität, bei Biegung nach der Seite "d" Degressivität in der Übertragungskennlinie zwischen Gaspedal 10 und Drosselklappe 12.
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-: 7- -": " : : Palm 12 751/4
In Figur 3 wird die Abhängigkeit der Kennlinie von der Fahrzeuggeschwindigkeit durch die nachstehend beschriebene Schaltung mit einer an sich bekannten Nachlaufregelung bei "elektronischem Gaspedal" dargestellt. Ein Gaspedal l4 wirkt auf einen Sollwertgeber 15 ein, dessen Ausgangssignal dem nichtinvertierenden Eingang des Operationsverstärkers l6 zugeführt wird.
Vom Ausgang des Operationsverstärkers l6 führen zwei parallelgeschaltete Spannungsteiler 26 und 27 zum Bezugspotential der Schaltung. Im ersten Spannungsteiler 26 ist zwischen Verstärkerausgang und Abgriff ein Widerstand 24 und zwischen
licht-
Abgriff und Bezugspotential die Reihenschaltung eines empfindlichen Widerstandes 21 mit einer zum Bezugspotential hin stromdurchlässigen Diode 23 geschaltet. Im zweiten Spannungsteiler befindet sich zwischen Verstärkerausgang und Abgriff ein Widerstand 25 und zwis.chen Abgriff und Bezugspotential ein lichtempfindlicher Widerstand 22. Der Abgriff des ersten Spannungsteilers 26 ist mit dem invertierenden Eingang des Operationsverstärkers l6 verbunden, der Abgriff des zweiten Spannungsteilers 27 führt zu einem nicht mehr dargestellten Stellglied der Drosselklappe.
Das Signal eines Fahrgeschwindigkeitsgebers 17» eine der Fahrgeschwindigkeit proportionale Frequenz, wird in einem Frequenz-Spannungs-Wandler l8 in eine analoge elektrische Größe, die Stellgröße, umgewandelt, z. B. in eine Gleichspannung, welche an eine Lampe 20 angelegt wird. Deren Leuchtstärke wirkt auf die beiden lichtempfindlichen Widerstände 21, 22 der beiden Spannungsteiler 26 und 27 ein. Diese Stellgröße kann durch weitere hier nur angedeutete Größen, z. B. Getriebegangsstellung und Fahrbahntemperatur, beeinflußt werden.
Die Rückkopplung des Operationsverstärkers l6 wird durch den ersten Spannungsteiler 26 bestimmt.
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. .. 5013562
.-- -S >-"..· 1·\: : Palm 12 751 A
Während der Spannungsteiler 26 in Abhängigkeit von der Leuchtstärke der Lampe 20 und damit im wesentlichen von der Fahrzeuggeschwindigkeit eine nicht lineare Rückkopplung erzeugt, dient der zweite Spannungsteiler 27 durch eine geeignete Dimensionierung zur Verstärkungskompensation.
Am Abgriff 28 wird der durch die erfindungsgemäße Schaltung beeinflußte Sollwert abgegriffen und dem nicht dargestellten Stellglied für die Drosselklappe zugeführt.
Durch die umgekehrt proportionale Kennlinie des Frequenz-Spannungs-¥andlers 18 wird eine mit steigender Fahrzeuggeschwindigkeit immer schwächer werdende Progression zwischen Gaspedal und Drosselklappe erreicht.
Eine Änderung der Übertragungskennlinie kann mit der beschriebenen Schaltung entweder durch geeignete Ausbildung des Sollwertgebers 15 am Gaspedal 14 oder des Istwertgebers im Stellglied bzw. der Kennlinien beider Geber von "progressiv1 über "linear" bis "degressiv" erzeugt werden.
Erfindungsgemäß ist die Abhängigkeit der Übertragungskennlinie von der Stellgröße in weiten Grenzen durch die Wahl folgender Parameter frei wählbar:
1. Form der Kennlinie 19 des Frequenz-Spannungs-Wandlers 1 8
2. Optische Daten der Glühlampe/Leuchtdiode 20 3· Optische Kopplung zwischen Glühlampe/Leuchtdiode 20 und lichtempfindlichem Widerstand 21
k. Dimensionier/des Spannungsteilers 26
In Fig. k ist eine Erweiterung des Ausführungsbeispiels nach Fig. 3 dargestellt.
Bei prinzipiell gleicher Funktionsweise wie bei der ersten Ausführungsform wird hier die Realisation auch degressiver Kennlinien auf elektronischem Weg erreicht.
- 9 130048/0468
ORIGINAL INSPECTED
- .- "-; 9: "-*:":'"■* : Daim 12 751A
Der Unterschied zu Figur 3 besteht in der Ausbildung der beiden Spannungsteiler und in der Ansteuerung der lichtempfindlichen Widerstände. Im ersten Spannungsteiler 33 ist zwischen Verstärkerausgang und Abgriff die Reihenschaltung eines ersten lichtempfindlichen Widerstandes 29 mit einer zum Abgriff hin stromdurchlässigen Diode 30 und zwischen Abgriff und Bezugspotential die Reihenschaltung eines zweiten lichtempfindlichen Widerstandes 21 mit einer zum Bezugspotential hin stromdurchlässigen Diode 23 geschaltet. Beiden Reihenschaltungen ist je ein Widerstand 39« 4=0 parallelgeschaltet. Im zweiten Spannungsteiler Jk liegt zwischen Verstärkerausgang und Abgriff 35 ein erster lichtempfindlicher Widerstand 32 und zwischen Abgriff und Bezugspotential ein zweiter lichtempfindlicher Widerstand 22.
Auf die beiden ersten lichtempfindlichen Widerstände 29, 32 beider Spannungsteiler 33, 3^fc wirkt die Leuchtstärke einer ersten Lampe 31 und auf die beiden zweiten lichtempfindlichen Widerstände 21, 22 beider Spannungsteiler wirkt die Leuchtstärke einer zweiten Lampe 20 ein. Beide Lampen 20, 31 sind auf der einen Seite miteinander verbunden und liegen an einer einstellbaren Spannung U-. und führen auf der anderen Seite, mit je einer Diode 37, 38 in Reihenschaltung, zum Eingang der Stellgröße, wobei die erste Diode 38 in Richtung von der ersten Lampe 31 zum Eingang der Stellgröße und die zweite Diode 37 vom Eingang der Stellgröße zur zweiten Lampe 20 stromdurchlässig ist.
Durch die Wahl des Wertes der Spannung Uj. zwischen Bezugspotential und Maximalwert der Stellgröße wird der Übergang vom progressiven in den degressiven Regelbereich festgelegt.
Ist die Stellgröße größer als U , so fließt ein Strom durch die Diode 37 und die Glühlampe/Leuchtdiode 20, während die Diode 38 sperrt. Durch die optische Kopplung mit dem lichtempfindlichen Widerstand 21 wird eine nicht lineare Rückkopplung erreicht, die zu einer progressiven Regelung führt.
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-: 10 - "■■ : Daim 12
Ist die Stellgröße jedoch kleiner als UM, so sperrt die Diode 37 und die vorher gesperrte Diode 38 wird leitend.
Es fließt ein Strom durch die Lampe/Leuchtdiode 31. Durch die optische Kopplung mit dem lichtempfindlichen Widerstand 29 wird eine ebenfalls nicht lineare Rückkopplung erreicht, die jedoch aufgrund der Anordnung von lichtempfindlichem Widerstand29 und Diode 30 innerhalb des Spannungsteilers zu einer degressiven Regelung führt.
Der Spannungsteiler 34, bestehend aus den lichtempfindlichen Widerständen 22 und 32, dient auch hier zur Verstärkungskompensation.
Der aus den Widerständen 39 und 4o bestehende Spannungsteiler dient zur Aufrechterhaltung der Rückkopplung, wenn die Spannung des Frequenz-Spannungs-Wandlers l8 gleich oder ähnlich der Spannung Uj. am Punkt 36 ist.
Am Funkt 35 wird der durch die erfindungsgernäße Schaltung beeinflußte Sollwert abgegriffen und dem Stellglied der Drosselklappe zugeführt.
Weitere Ausgestaltungen der Erfindung sind denkbar. Anstelle der Bandstahlfeder kann z. B. auch ein drehbarer Raumnocken Anwendung finden. Es ist auch möglich, die Übertragung in eine Microprozessor-Steuerung mit einzubeziehen.
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ORIGINAL INSPECTED
. -AA-
Leerseite

Claims (9)

  1. Ansprüche
    j 1.J Vorrichtung zum Steuern der Drosselklappen- bzw. Einspr itzpumpenstellung einer Brennkraftmaschine, insbesondere für Kraftfahrzeuge mit einem Gaspedal, dadurch gekennzeichnet, daß ein Funktionsgenerator vorgesehen ist, welcher die Zuordnung der Drosselklappen- bzw. Einspritzpump enst ellung zur Stellung des Gaspedals nach einer von einer Stellgröße veränderbaren Funktion vorgibt.
  2. 2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
    daß die Stellgröße der Fahrzeuggeschwindigkeit zugeordnet ist.
  3. 3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Stellgröße mit einem wenigstens einer weiteren Größe zugeordneten Faktor variierbar ist.
  4. k. Vorrichtung nach Anspruch 3 ι dadurch gekennzeichnet, daß eine weitere Größe der Getriebegangstellung zugeordnet ist.
  5. 5. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet,
    daß eine weitere Größe der Fahrbahntemperatur zugeordnet ist.
  6. 6. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Funktionsgenerator aus einer Bandstahlfeder (5) gebildet ist, deren eines Ende (6) drehbar und deren anderes Ende (7) drehbar und axial verschiebbar gelagert ist, wobei wenigstens ein Ende von einem mit einem Getriebemotor versehenen Stellglied (4), abhängig von der Stellgröße so gedreht wird, daß die
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    Daim 12 /*
    Bandstahlfeder (5) je nach Biegerichtung eine von progressiv über linear bis degressiv verlaufende Kurve bildet, an welcher das Gestänge zwischen Gaspedal (10) und Drosselklappe (12) mit einem seiner Gelenke (9) entlanggeführt wird.
  7. 7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5> dadurch gekennzeichnet, daß der Funktionsgenerator aus einem Operationsverstärker (16) besteht, dessen nichtinvertierendem Eingang ein der Gaspedalstellung zugeordnetes elektrisches Signal zuführbar ist und von dessen Ausgang zwei parallelgeschaltete Spannungsteiler (26, 27) mit durch die Stellgröße veränderbarem Teilverhältnis zum Bezugspotential der Schaltung führen, wobei der Abgriff des.ersten Spannungsteilers (26, 33) zum invertierenden Eingang des Operationsverstärkers und der Abgriff (28, 35) des zweiten Spannungsteilers (27, 3*t) zum Stellglied der Drosselklappe bzw. der Einspritzpumpe führt.
  8. 8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß beide Spannungsteiler (26, 27) zwischen Verstärkerausgang und Abgriff aus je einem Ohmschen Widerstand (24, 25) und zwischen Abgriff und Bezugspotential aus je einem lichtempfindlichen Widerstand (21, 22) bestehen, auf welchen eine gemeinsame Lampe (20) mit der Stellgröße zugeordnete Leuchtstärke einwirkt, und daß im ersten Spannungsteiler (26) zwischen dem lichtempfindlichen Widerstand und dem Bezugspotential eine zum Bezugspotential hin stromdurchlässige Diode (23) geschaltet ist.
  9. 9. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß im ersten Spannungsteiler (33) zwischen Verstärkerausgang und Abgriff die Reihenschaltung eines ersten lichtempfindlichen Widerstandes (29) mit einer zum Abgriff hin stromdurchlässigen Diode (30) und zwischen Abgriff und Bezugspotential die Reihenschaltung eines zweiten lichtempfindlichen Widerstandes (21) mit einer zum Bezugs-
    ■130048/0468 _ 3 „
    3§5§
    Daim 12 751/4
    potential hin stromdurchlässigen Diode (23) liegt, daß beiden Reihenschaltungen je ein Widerstand (39, 40) parallelgeschaltet ist, daß im zweiten Spannungsteiler (34) zwischen Verstärkerausgang und Abgriff (35) ein erster (32) und zwischen Abgriff und Bezugspotential ein zweiter lichtempfindlicher Widerstand (22) liegt, daß auf die beiden ersten lichtempfindlichen Widerstände (29, 32) beider Spannungsteiler (33, 34) die Leuchtstärke einer ersten Lampe (31) und auf die beiden zweiten lichtempfindlichen Widerstände (21, 22) beider Spannungsteiler (33» 34) die Leuchtstärke einer zweiten Lampe (20) einwirkt, und daß beide Lampen (20, 31) auf der einen Seite miteinander verbunden sind und an einer einstellbaren Spannung IL. liegen und auf der anderen Seite mit je einer Diode (37, 38) in Reihenschaltung zum Eingang der Stellgröße führen, wobei die erste Diode (38) in Richtung von der ersten Lampe (31.) zum Eingang der Stellgröße und die zweite Diode (37) vom Eingang der Stellgröße zur zweiten Lampe (20) stromdurchlässig ist.
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