DE2732905C3 - Einrichtung zum Regeln der Fahrgeschwindigkeit eines Kraftfahrzeugs - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung zum Regeln der Fahrgeschwindig­ keit eines Kraftfahrzeuges mit einem vom Fahrer betätigbaren, ein elektrisches Sollwertsignal abgebenden Sollwertgeber, der mit dem Sollwerteingang eines elektrischen Reglers in Verbindung steht, der eine mit dem das Kraftstoff- Luftgemisch beeinflussenden Element, insbesondere die Drosselklappe, gekuppelte Stellvorrichtung enthält, deren jeweilige Stellposition von einem Istwertgeber erfaßt als elektrisches Istwertsignal auf den Istwerteingang des Reglers gegeben wird, und einem mit einem Reglereingang verbundenen Stromkreis, der ein von einem oder mehreren mit dem Kraftstoffverbrauch in Beziehung stehenden Betriebsparametern abhängiges Signal abgibt.

Eine solche Einrichtung ist aus der US-PS 36 48 808 bekannt. Bei der Einrichtung dieser Art ist das Gaspedal mit einem elektrischen Stellungsgeber gekuppelt, der ein von der jeweiligen Gaspedalstellung abhängiges elektrisches Signal an den Sollwerteingang des Reglers abgibt. Ein weiterer Stellungsgeber ist mit der Drosselklappe gekuppelt und mit dem Istwerteingang des Reglers verbunden. Auf die Drosselklappe wirkt eine Stellvorrichtung, die von dem Regler ange­ steuert ist. Eine derartige Einrichtung hat gegenüber den bekannten Einrichtungen, bei denen das Gaspedal und die Drosselklappe mechanisch miteinander verbunden sind, den Vorteil, daß das Gaspedal leichtgängig bewegbar und somit eine fein dosierbare, kraftstoffsparende Betätigung möglich ist. Wahlweise können anstelle des Gaspedals als Sollwertgeber ein Geschwindigkeitssollwertgeber oder ein Drehzahlsollwertgeber auf den Eingang der Einrichtung geschaltet werden, deren Sollwertvorgaben mit den entsprechenden Istwerten des Geschwindigkeitssensors oder des Drehzahlsensors verglichen werden, so daß bei feststehender Gaspedal­ stellung das Fahrzeug mit konstanter Geschwindigkeit gefahren werden kann, wobei Belastungsänderungen des Motors, wie sie beispielsweise vom Straßenverlauf oder anderen die Geschwindigkeit des Fahrzeugs beeinflussenden Größen abhängen, nicht durch Änderungen der Gaspedalstellung ausgeglichen zu werden brauchen. Durch einen solchen geregelten Fahrbetrieb läßt sich, wie sich gezeigt hat, der Kraftstoffverbrauch pro Wegstreckeneinheit im Vergleich zu anderen Regelarten in gewissem Umfang vermindern. Nach wie vor ist jedoch der Kraftstoffverbrauch pro Wegstreckeneinheit von der Fahrweise des Fahrers in erheblichem Umfang abhängig, was unerwünscht ist.

Aus der US-PS 32 80 624 ist zwar ein Kompensationskreis zur Korrektur der Drossel­ klappenstellung bekannt, dabei handelt es sich aber um einen Kompensationskreis in einem automatischen Geschwindigkeitsregelsystem, der durch die Abgabe von Vorhaltewerten das unerwünschte "Sägen", d. h. periodische Geschwindigkeits­ schwankungen um den Sollbereich, unterdrücken soll. Bei eingeschaltetem auto­ matischem Geschwindigkeitsregelsystem ist dieser Kompensationskreis ständig wirksam.

Der Gegenstand der DE-OS 24 36 143 betrifft einen automatischen Geschwindigkeits­ regler für Fahrzeuge mit Selbstantrieb, wobei die Geschwindigkeitsvorgabe entweder intern oder extern vom Fahrzeug liegen kann und entweder eine gleichmäßige Fahrgeschwindigkeit ohne Bedienung durch den Fahrer eingehalten oder aber ein einheitlicher Verkehrsfluß erreicht werden soll. Zur Lage-, Geschwindigkeits- und Beschleunigungsbestimmung sind entsprechende Reaktionsrechner vorgesehen, die Modelle für die speziellen Fahrzeugparameter darstellen. Die Konstanten aller Reaktionsrechner werden so eingestellt, daß deren Schaltung die Reaktion des Fahrzeugs auf Änderungen des zugeordneten Parameters nachbildet. Für eine Aus­ bildung der Schaltung oder Programmierung des Rechners im Sinne einer kraftstoff­ verbrauchsmindernden Korrektur der Drosselklappenauslenkung gibt der Inhalt der DE-OS 24 36 143 keinen Hinweis.

In der DE-PS 8 21 769 ist ein Verfahren und eine Vorrichtung zur selbsttätigen Regelung von Kraftfahrzeugantrieben beschrieben. Dabei sollen ferner alle fahrzeugseitig den Betriebszustand beeinflussenden Betätigungsorgane durch geeignete Regelvorrichtungen wirkungsmäßig so kombiniert werden, daß, der Stellung nur eines Hebels folgend, im Beharrungszustand die Sollgeschwindigkeit mit kleinstmöglichem Brennstoffverbrauch, d. h. höchster Wirtschaftlichkeit gefahren wird, wohingegen in nicht stationärem Zustand alle für Beschleunigung und Verzögerung maßgebenden Faktoren durch die Automatik so eingesetzt werden, daß unter Umständen größte Beschleunigung bzw. Verzögerung erreicht wird. Die Beachtung der Lehre nach der Patentschrift führt also entscheidend vom Anmeldungs­ gegenstand weg und führt zu keiner Korrektur im Sinne einer Senkung des Kraftstoffverbrauchs.

Aufgabe der Erfindung ist es, die Einrichtung der eingangs beschriebenen Gattung dahingehend zu verbessern, daß mit ihr eine weitergehende Senkung des Kraftstoff­ verbrauchs pro Wegstreckeneinheit erzielt werden kann. Insbesondere soll die Einrichtung so ausgebildet werden, daß der Einfluß der Fahrweise des Fahrers auf den Kraftstoffverbrauch in möglichst engen Grenzen bleibt. Des weiteren sollen diese Maßnahmen mit einem möglichst geringen Aufwand realisierbar sein.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des kennzeichnenden Teils des Anspruchs 1 gelöst.

Es hat sich gezeigt, daß die Erzeugung der Korrektursignale mit einer solchen Regelstufe mit besonders geringem Aufwand möglich ist. Insbesondere lassen sich hierbei in einfacher Weise die unterschiedlichsten Betriebsparameter-Drossel­ klappenstellwinkel-Kennlinien erzeugen. Bei einer solchen Einrichtung wird also die vom Fahrer über das Gaspedal eingegebene Drosselklappenverstellung im Sinne einer Kraftstoffverbrauchsminderung gegebenenfalls unter Berücksichtigung der durch das Verkehrsgeschehen erforderlichen Fahrweise korrigiert.

Gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung sind manuell bedienbare Schalter zum Wirksam- bzw. Unwirksamschalten der einzelnen Stromkreise vorgesehen.

Nach einer anderen Ausführungsform der Erfindung sind bei Erreichen bestimmter vorgegebener Betriebswerte schaltende Schalter vorgesehen. Beide Ausführungs­ formen können sowohl einzeln als auch in Kombination Verwendung finden, um die Regelstufe wirksam zu schalten oder unwirksam, wenn infolge der Begrenzung der Drosselklappenöffnung durch die Regelstufe die Beschleunigung und die Höchst­ geschwindigkeit auf derart niedere Werte absinken, daß die Fahreigenschaften des Fahrzeugs unter ein tolerierbares Maß sinken.

Vorteilhaft kann auch gemäß einem weiteren Gedanken der Erfindung ein Stromkreis vorgesehen sein, der ein von der Zuladung des Kraftfahrzeugs abhängiges Korrektur­ signal erzeugt.

Gemäß einem weiteren Gedanken der Erfindung ist ein Stromkreis vorhanden, der ein von der Kraftstoffrestmenge im Kraftstofftank abhängiges Korrektursignal erzeugt. Hierbei steuert der Stromkreis unter Hintansetzung aller anderen Betriebs­ parameter, wie beispielsweise der Last, der Beschleunigung, hoher Fahrgeschwin­ digkeit etc., den Motor derart, daß mit der vorhandenen Kraftstoffrestmenge eine möglichst große Wegstrecke zurückgelegt werden kann. Dabei hat es sich als zweckmäßig erwiesen, einen selbsttätig arbeitenden Schalter zum Wirksam- bzw. Unwirksamschalten des Stromkreises vorzusehen, der das von der Kraftstoffrestmenge im Kraftstofftank abhängige Korrektursignal erzeugt.

Die verschiedenen oben beschriebenen Stromkreise können, auch mit anderen Strom­ kreisen, die von anderen Betriebsparametern abhängige Korrektursignale erzeugen, sowohl einzeln als auch in Kombination Verwendung finden.

Die Erfindung sei anhand der Zeichnung, die Ausführungsbeispiele enthält, näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 ein Blockschaltbild einer erfindungsgemäßen Einrichtung,

Fig. 2 ein für die vorliegenden Zwecke verein­ fachtes Schaltbild einer Regelstufe.

Die Einrichtung umfaßt einen elektrischen Regler 1, der im wesentlichen aus einem Vergleicher 2, einem diesem nachge­ schalteten Verstärker 3 und einer Stellvorrichtung 4 besteht, die aus einem elektrischen Servomotor 5, einem Stellorgan 6 und einer dazwischengeschalteten elektromagnetischen Kupp­ lung 7 aufgebaut ist. Der Regler 1 enthält des weiteren einen Stellungsgeber 8, der mit dem Stellorgan 6 verbunden ist und eine der jeweiligen Position des Stellungsgebers 8 proportio­ nale Spannung an den einen Eingang des Vergleichers 2 abgibt. Am anderen Eingang des Vergleichers 2, der beispielsweise aus einer Reihenschaltung zweier Widerstände aufgebaut sein kann, die an ihren freien Enden mit den zu vergleichenden Signalen beaufschlagt sind und deren miteinander verbundene Enden den Vergleicherausgang bilden, liegt normalerweise der Stellungs­ geber 9, der als veränderlicher Widerstand ausgebildet und mit dem Gaspedal 10 des Kraftfahrzeugs gekuppelt ist.

Bei der erfindungsgemäßen Einrichtung ist er jedoch mit dem Sollwerteingang einer Regelstufe 11 verbunden, deren Ausgang mit dem anderen Eingang des Vergleichers 2 in Verbindung steht. An den Istwerteingang des Reglers 11 ist ein Geber 12 angeschlos­ sen, der einem Betriebsparameter zugeordnet ist und ein von die­ sem abhängiges Spannungssignal abgibt.

Bei einer Regelstufe, die ein von der Beschleunigung des Kraftfahrzeugs abhängiges Korrektursignal abgibt - eine solche Regelstufe ist in Fig. 2 dargestellt -, kann der Geber 12 ein Tachogenerator sein, der ein von der Fahrge­ schwindigkeit des Kraftfahrzeugs abhängiges Spannungssignal abgibt. Dieses wird dann in einer Differenzierstufe 13 differenziert, so daß am Ausgang der Differenzierstufe 13 ein von der jeweiligen Beschleunigung abhängiges Spannungs­ signal zur Verfügung steht. Mit diesem wird dann der positive Eingang eines Differenzverstärkers 14 beaufschlagt, dessen Ausgang einerseits mit dem Sollwerteingang des Reglers 1 verbunden ist und andererseits über einen Widerstand 15 auf den negativen Eingang des Operationsverstärkers 14 rück­ gekoppelt ist. Der negative Eingang des Operationsverstärkers 14 ist des weiteren an einen Spannungsteiler 16 angeschlossen. Der Sollwerteingang des Reglers 1 ist des weiteren mit dem Stellungsgeber 9 verbunden.

Zur Erläuterung der Wirkungsweise der Einrichtung sei davon ausgegangen, daß sich das Gaspedal 10 in seiner Ruhestellung befindet und der Motor mit seiner Leerlaufdrehzahl umläuft. Die Drosselklappe 17 befindet sich dann in ihrer Leerlauf­ stellung und der Vergleicher 2 ist an seinen beiden Eingängen mit Signalen beaufschlagt, die dem herrschenden Gleichgewicht entsprechen. Wird nun das Gaspedal 10 durch den Fahrer um einen bestimmten Winkel verschwenkt, so gibt der Stellungs­ geber 9 ein höheres Spannungssignal an den Vergleicher 2, der den Servomotor 5 ansteuert. Dieser verschwenkt über das Stell­ organ 6 die Drosselklappe 15 im Sinne einer Drehzahlerhöhung.

Die Positionsänderung des Stellorgans 6 hat eine Änderung des Ausgangssignals des Stellungsgebers 8 zur Folge, wodurch die Spannung am anderen Eingang des Vergleichers 2 anwächst.

Gleichzeitig erfolgt durch die Drehzahländerung des Motors auch eine Erhöhung der Fahrgeschwindigkeit des Kraftfahrzeugs. Dies hat ein Anwachsen des Ausgangssignals an der Differenzier­ stufe 13 zur Folge. Bleibt die Amplitude des Ausgangssignals der Differenzierstufe 13 unter einem bestimmten vorgegebenen Wert, so erfolgt keine Korrektur des Ausgangssignals des Stellungsgebers 9. Im anderen Falle jedoch, das heißt, bei einer zu großen Beschleunigung, wird das Potential am Sollwerteingang des Reglers durch den Differenzverstärker 14 verringert, und zwar um einen solchen Betrag, daß die Drosselklappe 17 in eine Stellung verschwenkt wird, die dem gerade herrschenden Beschleu­ nigungswert entspricht. Bei unveränderter Stellung des Stellungs­ gebers 9 beschleunigt das Fahrzeug mit einer durch die Regelstufe 11 begrenzten Beschleunigung bis der Regler 1 sich in seinem Gleichgewichtszustand befindet.

Zum Wirksam- bzw. Unwirksamschalten der Regelstufe 11 kann jeweils ein Schalter 20 vorgesehen werden, wobei der Schalter 20 in der Regelstufe 11 so ausgebildet ist, daß er bei Überschreiten eines bestimmten Beschleunigungswer­ tes die Regelstufe 11 wirksam schaltet. Zu diesem Zweck wird der Schalter 20 über einen an den Ausgang der Differenzier­ stufe 13 angeschlossenen Schwellwertschalter 22 angesteuert.

Claims (5)

1. Einrichtung zum Regeln der Fahrgeschwindigkeit eines Kraftfahrzeuges mit einem vom Fahrer betätigbaren, ein elektrisches Sollwertsignal abgebenden Sollwertgeber, der mit dem Sollwerteingang eines elektrischen Reglers in Verbindung steht, der eine mit dem das Kraftstoff-Luft­ gemisch beeinflussenden Element, insbesondere die Drosselklappe, gekuppelte Stellvorrichtung enthält, deren jeweilige Stellposition von einem Istwertgeber erfaßt als elektrisches Istwertsignal auf den Istwerteingang des Reglers gegeben wird, und einem mit einem Reglerein­ gang verbundenen Stromkreis, der ein von einem oder mehreren mit dem Kraftstoffverbrauch in Beziehung stehenden Betriebsparametern abhängiges Signal abgibt, dadurch gekennzeichnet, daß der Stromkreis als Regelstufe (11) mit einer Differenzierstufe (13) zur Ermittlung der Drehzahländerung des Motors ausgebildet ist, die ein das Istwertsignal vergrößerndes bzw. das Sollwertsignal verkleinerndes Ausgangssignal abgibt, um die Drosselklappe (17) im Sinne einer Senkung des Kraftstoffverbrauchs zu beeinflussen, wenn die Amplitude des Ausgangssignals der Differenzierstufe über einem bestimmten vorgegebenen Schwellwert liegt, und daß Schalter (20) zum Wirksam- bzw. Unwirksamschalten der Regelstufe (11) vorgesehen sind.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß manuell betätigbare Schalter (20) vorgesehen sind.

3. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei Erreichen bestimmter vorgegebener Betriebswerte schaltbare Schalter (20) vorgesehen sind.

4. Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Stromkreis (11) ein von der Zuladung des Kraftfahrzeugs abhängiges Korrektursignal erzeugt.

5. Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Stromkreis (11) ein von der Kraftstoffrestmenge im Kraftstofftank abhängiges Korrektursignal erzeugt.