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DE2445778A1 - Selbstanpassungsregelung fuer einen kraftfahrzeugmotor - Google Patents

Selbstanpassungsregelung fuer einen kraftfahrzeugmotor

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DE2445778A1
DE2445778A1 DE19742445778 DE2445778A DE2445778A1 DE 2445778 A1 DE2445778 A1 DE 2445778A1 DE 19742445778 DE19742445778 DE 19742445778 DE 2445778 A DE2445778 A DE 2445778A DE 2445778 A1 DE2445778 A1 DE 2445778A1
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Germany
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accelerator pedal
signal
adjustment
motor
vehicle
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DE19742445778
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Lael B Taplin
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Bendix Corp
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Bendix Corp
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  • Control Of Vehicle Engines Or Engines For Specific Uses (AREA)
  • Control Of Throttle Valves Provided In The Intake System Or In The Exhaust System (AREA)

Description

2U5778
Patentanwälte
The Bendix Corporation 8 Mi^J^"3
Executive Offices
Bendix Center 11.September 1974
Southfield, Mich. 48o75, USA Anwaltsakte M-3242
Selbstanpassungsregelung für einen Kraftfahrzeugmotor
Die Erfindung betrifft eine passive Selbstanpassungsregelung für einen Kraftfahrzeugmotor.
Die bisherigen Regelungen für Kraftfahrzeugmotoren waren für die Regelung der statischen Geschwindigkeit des Fahrzeugs auf eine vorgegebene Sollgeschwindigkeit ausgelegt. Dies wurde durch ein servogesteuertes Drosselventil erreicht, wobei die Ventileinstellung nachgestellt wird, wenn ein Fehler in der Fahrzeuggeschwindigkeit auftritt. Bei diesen Anlagen übernimmt der Servo die Steuerung des Drosselventils als ob der Fahrer das gleiche über das Gaspedal bewirken würde. Die früheren Anlagen hatten jedoch nicht die Beeinflussung des dynamischen Ansprechverhaltens des Fahrzeugs zum Ziel. Es sei bemerkt, daß das Ansprechverhalten des Fahrzeugs auf vom Fahrer über das Gaspedal verlangte Geschwindigkeitsänderungen sich nach den Bedingungen unterscheidet, welche beispielsweise durch die]
i Haftung, die Neigung der Straße oder die Temperatur des Motors be- .
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stimmt werden. In einigen Fällen kann das Fahrzeug ein "Stolpern" oder "Stocken" erfahren. Diese Überlegungen werden zunehmend wichtiger, da die Motoren mit Emissionsreglern für die Auspuffgase ausgerüstet werden.
Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine passive selbstanpassende Regelung zu schaffen, welche die Fahrqualität des Fahrzeugs durch Anpassung seines Ist-Ansprechverhaltens an das Soll-Ansprechverhalten verbessert.
Erfindungsgemäß umfaßt die Anlage eine mit dem Gaspedal verbundene Vorrichtung, die in Abhängigkeit von der fahrergesteuerten Verstellung des Gaspedals ein Signal für ein Soll-Ansprechen des Fahrzeugs abgibt, eine Vorrichtung zur Erzeugung eines Signals entsprechend dem Ist-Verhalten des Fahrzeugs, eine Einrichtung zur Überlagerung der Signale für das SdII- und das Ist-Verhalten, die auch ein Signal entsprechend der Differenz der beiden Signale abgibt, und schließlich eine Vorrichtung, die an die Einrichtung zur Erzeugung des Differenzsignals, das Gaspedal und den Motor angeschlossen ist, um diesen in Abhängigkeit vom Differenzsignal und der Verstellung des Gaspedals zu regeln.
Bei dieser Anlage wird eine Obergangs- oder Einschwingregelung entsprechend dem Sollverhalten des Fahrzeugs der Regelung aufaddiert oder von ihr subtrahiert, die durch das Gaspedal bewirkt wird, wenn durch den Fahrer Geschwindigkeitsänderungen verlangt werden. Damit wird die Fahrqualität des Fahrzeugs verbessert, und
509815/0378
der Fahrer kann die Regelung des Fahrzeugs beibehalten.
Die Erfindung ist nachstehend näher erläutert. Alle in der Beschreibung enthaltenen Merkmale und Maßnahmen können von erfindungswe- :
ι sentlicher Bedeutung sein. Die Zeichnungen zeigen: <
Fig. 1 ein Blockschaltbild eines ersten Ausführungsbeispieli der Erfindung; . ,
Fig. 2 das Blockschaltbild eineszweiten Ausführungsbeispiel$ der Erfindung;
Fig. 3 das Blockschaltbild eines Ausführungsbeispiels der I Erfindung für den Einsatz bei einem Fahrzeug mit ! einer Kraftstoffeinspritzanlage;
Fig. 4 das Blockschaltbild einer Variante des in Fig. 1 gezeigten Ausführungsbeispiels.
Die Servoanlage 2o der Fig. 1 ist an das Drosselgestänge 24 angekoppelt, um eine vorübergehende öffnung des Drosselventils 26 zusätzlich zu der durch das Gaspedal 6 bewirkten zu erreichen, so daß das Ansprechverhalten des Fahrzeugs an das des Ersatzmodells 8 angepaßt wird. Zu diesem Zweck ist der Meßwertwandler 2 über eine geeignete mechanische Vorrichtung 4 mit dem Gaspedal 6 verbunden, i welches durch den Fahrer zum Zwecke der Beschleunigung oder Ver- j zögerung bedient wird. Der Meßwertwandler 2 gibt ein Signal ent-
sprechend der Verstellung des Gaspedals ab. Der Meßwertwandler 2
kann ein Potentiometer, ein Differentialtransformator oder dgl. j sein, um die mechanische Versetzung in bekannter Weise in ein elek»
- 4 509815/0378
trisches Signal umzuwandeln.
Das Aisgangssignal des Meßwertwandlers 2 gelangt an das Ersatzmodell 8. Das Modell 8 kann ein einfaches Filterglied erster Ordnung umfassen und gibt ein Signal ab, das dem dynamischen Sollverhalten des Fahrzeugs entspricht; d.h. ein Signal, entsprechend der SoIlgeichwindigkeit des Fahrzeugs in Abhängigkeit von der Verstellung des Gaspedals.
!Der GeschwindigkeitsfUhler 1o gibt ein der Fahrzeuggeschwindigkeit entsprechendes Signal ab. Er kann von herkömmlicher Auslegung sein und aus einem Geschwindigkeitsabgriff, einem Frequenzwandler und einem Filter bestehen. Der Geschwindigkeitsabgriff tastet die Geschwindigkeit des Fahrzeugs ab und gibt ein Ausgangssignal ab, dessen Frequenz der abgetasteten Geschwindigkeit proportional ist. Das AusgangsSignal wird in eine Spannung umgesetzt, die eine Funk- !tion der Frequenz des Ausgangssignals des Geschwindigkeitsabgriffs ist.
Der entsprechend im Fahrzeug angeordnete Längsbeschleunigungsmesser 12 gibt ein Signal entsprechend der Längsbeschleunigung des Fahrzeugs ab. Das Geschwindigkeitssignal des Fühlers 1o und das Beschleunigungssignal des Fühlers 12 gelangen an ein entsprechendes Signalsummierglied 14, wo sie addiert werden und ein Signal entsprechend dem Ist-Ansprechverhalten des Fahrzeugs ergeben.Die Ausgangssignäe des Summiergliedes 14 und des Ersatzmodells 8 werden dem Summierglied 16 eingespeist, das sie addiert, um ein Signal _ __. . -S-
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entsprechend der Differenz zwischen dem Soll- und dem Ist-Ansprechj verhalten des Fahrzeugs zu ergeben. Die Summierglieder 14 und 16 ι können herkömmliche Addierrechenverstärker sein.
Das Differenzsignal des Summiergliedes 16 gelangt an den Verstärker 18 mit dem Verstärkungsgrad K, und das Verstärkungsgeregelte Signal des Verstärkers 18 wird dem Filter 19 eingespeist, welches dem verstärkten Signal eine dynamische Anpassung aufschaltet, um eine gesamte Systemstabilität zu erreichen. Das gefilterte Signal gelangt an die Servoeinrichtung 2o, die von herkömmlicher Auslegung sein kann und einen Servoverstärker, einen Servomotor und eine geeignete Rückführeinrichtung besitzt, wobei die Versetzung der Servomotorwelle dem Differenzsignal des Summiergliedes 16 entspricht. Die Versetzung oder Auslenkung der Servomotorwelle wird über die Kopplung 21 an die mechanische Summierkopplung 22 übertragen und dadurch dem Wert der Verstellung des Gaspedals 6 aufaddiert, der über das Drosselgestänge 24 an das Summierglied 22 übertragen wird'» Obwohl der Verstärkungsgrad des Verstärkers als konstant gezeigt ist, sei bemerkt, daß dieser Verstärkungs-
grad auch veränderlich in Abhängigkeit von der Fahrzeuggeschwindigkeit oder vom Differenzsignal gestaltet werden kann, um die Leistung der Anlage zu verbessern.
Der Wert der addierten Versetzung vom Summierglied 22 wird· über das Gestänge 27 an das Drosselventil 26 übertragen, um dieses in Abhängigkeit von einer Änderung der Fahrzeuggeschwindigkeit zu steuern, wie es durch den Fahrer über das Gaspedal 6 befohlen wird.
um den Luftstrom für den Motor 28 zu verändern. Somit wird die durch das Gaspedal 6 vorgesehene Regelung durch eine Öbergangsregelung verstärkt, die durch die Regelschleife mit dem Meßwertwandler 2, dem Ersatzmodell 8 und der Servoanlage 2o durchgeführt wird, so daß das dynamische Ansprechverhalten des Fahrzeugs dem des Ersatzmodells 8 angepaßt wirdf d.h. mit der an das Drosselgestänge 24 langekoppelten Servoanlage können zusätzliche Änderungen der Drosselventilstellung zu der vom Fahrer bewirkten Drosselstellung addiert oder subtrahiert werden, um die Fahrqualität des Fahrzeugs zu verbessern.
Die Servoanlage kann so angeordnet werden, daß sie das Drosselventil 26 der Fig. 4 direkt beaufschlagt. Das Signal für die Gaspedalverstellung des Meßwertwandlers 2 gelangt an das Summierglied 22A und wird dadurch zum Signal des Filters 19 addiert, dessen Erzeugung anhand der Fig. 1 beschrieben worden ist. Das durch das Summierglied 22A erzeugte Fehlersignal steuert die Servoanlage 2o an. Ober die Vorrichtung 21 ist die Welle des Servomotors mit dem Drosselventil 26 gekoppelt, um dieses, wie vorstehend beschrieben, zu betätigen. Das in den Fig. 1 und 4 gezeigte Ausführungsbeispiel der Erfindung zeigt die Anwendung der Erfindung auf einen Motor mit einem einzigen Drosselventil. Die Anlage kann aber auch auf einen Motor mit den beiden Drosselventilen 26A und 26B der Fig. 2 ange wandt werden. In diesem Fall ist das Gaspedal 6 über das Drosselgestänge 24 ait dem Drosselventil 261 verbunden. Die Servoanlage 2o ist überldas mechanische Gestänge 25 an das Drosselventil 26A ge kuppelt. Das Drosselventil 26B wird vom Fahrer über das Gaspedal
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9 betätigt, während das Drosselventil 26A durch die Servoanlage 2o gesteuert wird,um mehr oder weniger Luftstrom dem Fahrzeugmotor 28 zuzuführen, so daß das Ansprechverhalten des Fahrzeugs dem des Ersatzmodells 8 folgt, wie aus der Beschreibung der Erfindung an- ; hand der Fig. 1 hervorgeht.
Die erfindungs gemäße Einrichtung kann bei einer Anzahl von Motoren!- arten eingesetzt werden. Beispielsweise zeigt die in Fig. 3 darge-, stellte Ausführung der Erfindung die vorstehend beschriebene passive! Selbstanpassungsregelung in Verbindung mit der elektronischen Kraftstoffeinspritzanlage 3o. Die Kraftstoffeinspritzanlage 3o besitzt die elektronische Regeleinheit 32, welche das Kraftstoffeinspritzsignal in Abhängigkeit von Motbrenparametersignalen erzeugt, wie beispielsweise eine· Signal des Ladedruckfühlers 34 für den absoluten Ladedruck des Motors, einem Signal des Temperaturfühlers 36 für die Motortemperatur und einem Signal vom Zündfolgeabgriff 38 für die Zündfolge des Motors. Das Signal der elektronischen Steuerteinheit 32 gelangt an das elektrische Summierglied 4o , das ein ι
Summierrechenverstärker sein kann, und wird dort zum Signal des
elektrischen Summiergliedes 16 addiert, um ein Signal für den Be- J trieb des Kraftstoffeinspritzventils 42 zu ergeben, welches dem Motor 28 Kraftstoff aus dem Kraftstofftank 44 in bekannter Weise ι einspritzt. Das Drosselventil 26 wird, wie vorstehend beschrieben, vom Gaspedal 6 aus bedient. In diesem Fall dient das Signal des Summiergliedes 16 zur Vermehrung oder Verringerung des Kraftstoffflusses nach Bedarf, so daß das dynamische Ansprechverhalten des Fahrzeugs dem des Ersatzmodells 8 folgt.
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Aus der vorhergehenden Beschreibung erhellt dass mit der erfindungsgemäßen passiven Selbstanpassungsregelung die de Fahrqualität betreffenden Schwierigkeiten vermieden werden können, soweit sie auftreten, und die besonders stark beim Einbau einer Abgasregeleinrichtung in die Maschine in Erscheinung treten. Wenn somit bei einer über das Gaspedal geforderten Geschwindigkeitsänderung ein "Stolpern" oder "Stocken" auftritt, kann die erfindungsgemäße passive Selbstanpassungsregelung diesen Zustand beseitigen. Ebenso, wenn das Fahrzeug eine Steigung erklimmt, gewährleistet die erfindungsgemäße Selbstanpassungsregelung, daß das Fahrzeug das gleiche Ansprechverhalten bei einer verlangten Geschwindigkeitsänderung aufweist, wie auf einer ebenen Straße.
Anhand eines Beispiels wurde die erfindungsgemäße Anlage mit Bezug auf die Fahrzeuggeschwindigkeit und -beschleunigung als abgetastete Parameter beschrieben, um ein Signal für das Ist-Ansprechverhalten des Fahrzeugs zu gewinnen. Außer diesen Parametern können vom Motor abgeleitete Vorwegregelsignale wie das Signal für den Ladedruck und dgl. verwendet werden. Die Wahl der Regelgröße (Istwert) bestimmt dann die Art des für die Bestimmung des Sollansprechverhaltens des Fahrzeugs maßgeblichen Ersatzmodells. Bei dieser Vielseitigkeit besteht eine Anzahl von Möglichkeiten zur weiteren Verbesserung der Fahrqualität des Fahrzeugs, wobei eine Einschränkung dieser
und
'Möglichkeiten nur durch den Aufwand/die Kompliziertheit des Ersatzmodells und durch die daraus entstehenden Kosten der Anlage gegeben ist. Die Verwendung der erfindungsgemäßen passiven Selbstanpassung-
- 9 609815/0378
regelung macht komplizierte Verstärkungsregelungen sowie Off-Line-, Rechner überflüssig, so daß eine preisgünstige Selbstanpassungsregelung für Fahrzeuge angeboten wird.
Um die Brauchbarkeit der Erfindung noch weiter zu erhöhen, können I Redundanzmerkmale zusätzlich eingebaut werden. Zu diesem Zweck können die in den Fig. 1 bis 4 gezeigten Anlagen eine entsprechend^ Geräteverdoppelung umfassen, um den gewünschten Grad an Betriebssicherheit zu erzielen.
Außer, den vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispielen sindjnoch andere möglich, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen. Diese : anderen möglichen Ausführungsbeispiele können auch Änderungen in der Auslegung und Anordnung der Teile umfassen.
- Io -
509815/0370

Claims (1)

  1. 2U5778
    - 1ο -
    Patentanwälte
    H. Hauck
    ο München ίο The Bendix Corporation Wozartstr. Q3
    Executive Offices
    Bendix Center 11. September 1974
    Southfield, Mich. 48o75, USA Anwaltsakte M-3242
    Patentansprüche
    f 1J Selbstanpassungsregelung für einen Kraftfahrzeugmotor mit einem Gaspedal, gekennzeichnet durch mit dem Gaspedal (6) verbundene Vorrichtungen (2,8), die in Abhängigkeit von der fahrergesteuerten Verstellung des Gaspedals (6) ein Signal entsprechend dem Soll-Ansprechverhalten des Fahrzeugs abgeben, durch Vorrichtungen (1o,12,14) zur Erzeugung eines Signals entsprechend dem
    , Ist-Ansprechverhalten des Fahrzeugs, ferner durch eine Vorrich-
    tung (16) zur Stimulierung der Signale für das Soll- und das Ist-Ansprechverhalten und zur Abgabe eines Signals entsprechend der Differenz zwischen den beiden Signalen, und schließlich durch Vorrichtungen (2o,22), welche mit dem Differenzsignalgeber (16), dem Gaspedal (6) und dem Motor (28) zur Regelung desselben in Abhängigkeit vom Differenzsignal und der Verstellung des Gaspedals (6) verbunden ist.
    2. Selbstanpassungsregelung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich- ,
    - 11 -
    509015/0376
    net, daß die mit dem Gaspedal (6) gekoppelte und in Abhängigkeit von der fahrerbetätigten Verstellung des Gaspedals (6) arbeitende Vorrichtung zur Abgabe eines dem Soll-Ansprechverhalten des Fahrzeugs entsprechenden Signals einen Meßwertwandler (2) umfaßt, der mit dem Gaspedal (6) zusammengekoppelt ist, um ein Signal abzugeben, das dessen Verstellung entspricht, sowie dadurch, daß ein Ersatzmodell (8) mit dem Meßwertwandler (2) verbunden ist und in Abhängigkeit von dessen Ausgangssignal ein Signal für das Soll-Ansprechverhalten des Fahrzeugs abgibt.
    3. Selbstanpassungsregelung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die mit dem Differenzsignalgeber (16), dem Gaspe-
    dal (6) und dem Motor (28) zur Regelung des Motors (28) in Abhängigkeit vom Differenzsignal und der Verstellung des Gaspedals (6) verbundene Einrichtung eine Servoanlage (2o) umfaßt, die an den Differenzsignalgeber (16) gekoppelt ist und eine Versetzung . derServomotorwelle in Abhängigkeit vom Differenzsignal veranlaßt daß eine Einrichtung (22) die Versetzung der Servomotorwelle undj die Verstellung des Gaspedals (6) addiert sowie dadurch, daß das
    j ι
    ! Drosselventil (26) mit dem Addierglied (22) verbunden ist, um deji
    Motor (28) in Abhängigkeit von der summierten Versetzung zu regeln.
    4. Selbstanpassungsregelung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn-I
    zeichnet, daß die mit dem Differenzsignalgeber (16), dem Gaspeda
    (6) und dem Motor (28) zur Regelung desselben in Abhängigkeit vom Differenzsignal verbundene Einrichtung eine Servoanlage (2o),
    509815/0378
    2U5778
    umfaßt, die an den Differenzsignalgeber (16) angeschlossen ist und in Abhängigkeit vom Differenzsignal eine Versetzung der Servomotorwelle veranlaßt, daß ein erstes Drosselventil (26A) an die Servoanlage (2o) sowie an den Motor (28) zur Regelung desselben in Abhängigkeit von der Versetzung der Servomotorwelle angeschlossen ist und schließlich, daß ein zweites Drosselventil (26B) mit dem Gaspedal (6) und dem Motor (28) zur Regelung desselben in Abhängigkeit von der Verstellung des Gaspedals verbunden ist.
    Selbstanpassungsregelung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die mit dem Differenzsignalgeber, dem Gaspedal und dem Motor zur Regelung desselben in Abhängigkeit vom Differenzsignal und der Verstellung des Gaspedals verbundene Einrichtung einen an das Gaspedal (6) angekoppelten Meßwertwandler (2) umfaßt, um ein Signal entsprechend der Verstellung des Gaspedals (6) abzugeben, daß eine Servoanlage (2o) an den Differenzsignalgeber (22A) sowie an den Meßwertwandler (2) angekoppelt ist, um eine Verstellung der Servomotorwelle in Abhängigkeit von deren Ausgangssignalen zu veranlassen sowie dadurch, daßT das Drosselventil (26) an die Servoanlage (2o) angeschlossen ist, um den Motor (28) in Abhängigkeit von der Versetzung der Servomotorwelle zu regeln.
    3. Selbstanpassungsregelung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die mit dem Differenzsignalgeber (16), dem Gaspedal (6) und dem Motor (28) zur Regelung desselben in Abhängigkeit | vom Dif-
    509815/037Ö
    ferenzsignal und der Verstellung des Gaspedals (6) verbundene , Einrichtung eine an den Differenzsignalgeber (16) angekoppelte Kraftstoffeinspritzvorrichtung (42) umfaßt, die durch das Ausgangssignal des Differenzsignalgebers zum Einspritzen von Kraft* stoff in den Motor (28) gesteuert wird, sowie dadurch, daß das Drosselventil (26) an das Gaspedal (6) angekoppelt ist und in Abhängigkeit von der Verstellung desselben den Luftstrom zum Motor (28) regelt.
    7. Selbstanpassungsregelung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zur Abgabe eines dem Ist-Ansprechverhalten des Fahrzeugs entsprechendes j Signal eine Vorrichtung (To) zum Abtasten der Fahrzeuggeschwindigkeit sowie zur Abgabe eines entsprechenden Signals umfaßt, ferner dadurch, daß diese Einrichtung auch eine Vorrichtung ] (12) zum Abtasten der Beschleunigung des Fahrzeugs und zur Abgabe eines entsprechenden Signals, sowie eine Vorrichtung (14)
    zur Addition dieser Signale umfaßt, um ein Signal für das Ist- , Ansprechverhalten des Fahrzeugs zu erzeugen.
    8. Selbstanpassungsregelung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine Einrichtung (18) zur Regelung des Verstärkungsgrades des Differenzsignals und durch eine Einrichtung (19) zum Filtern des Verstärkungsgeregelten Signals um die Stabilität der gesamten Selbstanpassungsregelung zu gewährleisten.
    509815/0378
    Le e rs e i te
DE19742445778 1973-09-28 1974-09-25 Selbstanpassungsregelung fuer einen kraftfahrzeugmotor Ceased DE2445778A1 (de)

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