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Title:
DEVICE FOR ADJUSTING THE THROTTLE VALVE OF INTERNAL COMBUSTION ENGINES
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/1991/018195
Kind Code:
A1
Abstract:
A throttle valve (4) which can be adjusted by an electric system has a set point generator (1) with a no-load switch (11) and a full-load switch (12). By evaluating the position of both switches, the desire of the driver to set full-load or no-load can be reliably recognized and taken into account even when the set point generator (1) is blocked.

Inventors:
Binnewies
Ludwig, Frinzel
Udo, Kuhn
Joachim
Application Number:
PCT/EP1991/000906
Publication Date:
November 28, 1991
Filing Date:
May 15, 1991
Export Citation:
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Assignee:
SIEMENS AKTIENGESELLSCHAFT BAYERISCHE MOTOREN WERKE AKTIENGESELLSCHAFT BINNEWIES
Ludwig, Frinzel
Udo, Kuhn
Joachim
International Classes:
F02D11/10; F02D41/22; (IPC1-7): F02D11/10; F02D41/22
Foreign References:
US4819597A
DE3812760A1
EP0269118A2
EP0213349A2
EP0106011A2
US4640248A
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Claims:
Patentansprüche
1. Einrichtung zum Verstellen der Drosselklappe einer Brenn¬ kraftmaschine mit einem Sollwertgeber (1), der ein Fahrpedal (10) und zwei damit verbundene Stellungsgeber aufweist, die jeweils ein die Stellung des Fahrpedals (10) kennzeichnendes Sollwertsignal abgeben, mit einem Steuergerät (2), das ein Stellglied zur Verstellung der Drosselklappe (4) abhängig von den Sollwertsignalen an¬ steuert, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß an dem Sollwertgeber (1) ein Leerlaufschalter (11) , der bei Berührung des Fahrpedals (10) anspricht noch bevor sich die Position der Stellungsge¬ ber ändert und ein Vollastschalter (12), der bei einem einen bestimmten Grenzwert übersteigenden Druck auf das Fahrpedal (10) an¬ spricht, vorgesehen sind, daß das Steuergerät (2) die Drosselklappe (4) gemäß den Schalt¬ stellungen des Leerlauf und des Vollastschalters (11, 12) ein¬ stellt, und zwar in die Leerlaufstellung bei nicht angesprochenem Leerlauf und Vollastschalter (11, 12), _ Vollaststellung bei angesprochenem Leerlauf und Vollast¬ schalter (11, 12).
2. Einrichtung nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß das Steuergerät (2) die Drosselklappe (4) nur dann in die Leerlauf bzw. Vollaststellung steuert, wenn die Stellungssigna¬ le der beiden Stellungsgeber eine gleiche Stellung des Fahrpe¬ dals (10) anzeigen.
3. Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß das Steuergerät (2) die Drosselklappe (4) nur dann in die Leerlauf bzw. Vollaststellung steuert, wenn sich die Stel lungssignale der beiden Stellungsgeber innerhalb eines bestimm¬ ten Zeitintervalls nicht geändert haben.
4. Einrichtung nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß mindestens ein Bremsschalter am Bremspedal vorgesehen ist, der bei Betätigung der Bremse anspricht und daß das Steuergerät (2) bei angesprochenem Bremsschalter die Drosselklappe in die Leerlaufstellung, steuert.
5. Einrichtung nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß der Vollastschalter einen Drucksensor aufweist, dessen Aus¬ gangssignal dem auf das Fahrpedal ausgeübten Druck proportional ist.
6. Einrichtung nach Anspruch 5, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die Ausgangssignale zu einem Schwellwertschalter geführt sind, dessen Schwellwert auf den Druckgrenzwert des Vollast¬ schalters (12) eingestellt ist.
7. Verfahren zum Prüfen der Einrichtung nach Anspruch 4, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die von dem Leerlaufschalter (11), dem Vollastschalter (12), dem Bremsschalter und den beiden Stellungsgebern abgege¬ benen Signale im Fahrbetrieb auf Plausibilität geprüft werden.
8. Verfahren nach Anspruch 7, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß bei einer nicht plausiblen Kombination ein Fehler desjeni¬ gen Teils angenommen wird, dessen Signalbedeutung denen mehre¬ rer der anderen Teile widerspricht.
9. Verfahren nach Anspruch 8, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß bei einem erkannten Fehler eines Teils der Betrieb auf der Basis der verbliebenen Teile als Notbetrieb mit beschränktem Leistungsumfang aufrecht erhalten bleibt.
Description:
Einrichtung zum Verstellen der Drosselklappe einer Brennkraft- maschine

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zum Verstellen der Drosselklappe gemäß Oberbegriff von Anspruch 1.

Bei einer solchen Einrichtung wird die Drosselklappe von einem elektromotorischen Stellglied verstellt, das von einem Steuer¬ gerat angesteuert wird. Das Steuergerät erhält dazu einen Soll¬ wert für die Einstellung der Drosselklappe von einem Sollwert¬ geber, der ein Fahrpedal und zwei damit verbundene Stellungs- geber aufweist. Diese beiden Stellungsgeber sind üblicherweise Potentiometer, die einen gemeinsamen Schleifer haben, der zwei getrennte Widerstandsbahnen abgreift.

Die Betriebssicherheit der Einrichtung ist damit wesentlich erhöht, da die beiden Potentiometer gegeneinander geprüft werden können. Ein Defekt eines der beiden Potentiometer kann aus der Abweichung der abgegebenen Signale erkannt werden.

Ein weiteres Sicherheitsproblem bei einer solchen Einrichtung ist das mögliche Blockieren des Sollwertgebers. Dieses Blockie¬ ren kann über die beiden Potentiometer nicht erkannt werden. Außerdem gibt es bei Blockade keine Möglichkeit mehr, die Dros¬ selkappenstellung über das Fahrpedal zu verändern. Tritt die Blockade während eines Überholvorgangs auf, so kann der Fahrer nicht mehr Gas geben oder nimmt er den Fuß vom Fahrpedal, so kehrt die Drosselklappe nicht in die Leerlaufstellung zurück.

Die Aufgabe der Erindung besteht daher darin, eine Einrichtung gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1 so weiter zu bilden, daß auch bei einer Blockade des Fahrpedals der Wunsch des Fahrers nach Vollast oder Leerlauf sicher erkannt und eingestellt wird.

Die erfindungsgemäße Lösung ist im Anspruch 1 gekennzeichnet.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung finden sich in den

Unteransprüchen.

Gemäß der Erfindung ist an dem Sollwertgeber ein Leerlaufschal¬ ter und ein Vollastschalter vorgesehen. Der Leerlaufschalter spricht bei Berührung des Fahrpedals an, also sofort wenn der Fahrer seinen Fuß auf das Fahrpedal setzt, noch bevor sich der ausgegebene Sollwert ändert. Der Vollastschalter spricht bei einem erhöhten Druck auf das Fahrpedal an. Die Höhe dieses Drucks ist so gewählt, daß er auf jeden Fall größer ist als der Druck, der nötig ist um das Fahrpedal in einer bestimmten Stellung zu halten oder in eine andere Stellung zu bewegen. Der Vollastschalter spricht also nur an, wenn der Fahrer gegen den Vollastanschlag oder gegen ein blockiertes Fahrpedal drückt.

Beim Blockieren des Sollwertgebers sind zwei Fälle zu unter¬ scheiden. Will der Fahrer das Fahrzeug weiter beschleunigen - z. B. während eines Überholvorgangs - so drückt er mit erhöhtem Druck auf das Fahrpedal. Damit haben der Leerlauf und der Voll¬ astschalter angesprochen und das Steuergerät steuert die Dros¬ selklappe in die Vollaststellung. Nimnmt der Fahrer dagegen seinen Fuß vom Fahrpedal, will er also Leerlauf, so sind der Leerlauf- und der Vollastschalter beide nicht betätigt. In diesem Fall steuert das Steuergerät die Drosselklappe in die LeerlaufStellung.

Dem Wunsch des Fahrers nach Vollast oder Leerlauf wird also Rechnung getragen, obwohl der Sollwertgeber blockiert ist und damit die Sollwertsignale von den Potentiometern immer gleich¬ bleiben. Eine erhöhte Sicherheit - z. B. für den kritischen Fall der Vollast - ist durch die Verwendung von zwei Schaltern gegeben. Vollast und Leerlauf werden nur eingestellt, wenn entweder beide Schalter angesprochen haben oder beide Schalter nicht angesprochen haben.

Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung wird die Drosselklappe nur dann in die Vollast- bzw. Leerlaufstellung gesteuert, wenn das sogenannte Ein-Fehler-Kriterium erfüllt ist. Tritt eine Blockade des Fahrpedals auf, so ist bereits ein Fehler vorhan¬ den. Bei jedem weiteren Fehler im System vervielfacht sich die Zahl der Kombinationen von möglichen Fehlern. Daher wird die Vollast bzw. der Leerlauf nur dann eingestellt, wenn die beiden Potentiometer die gleiche Stellung des Fahrpedals anzeigen, da sonst ein weiterer Fehler bei einem der Potentiometer vorliegt.

Zusätzlich kann noch geprüft werden, ob die Stellungssignale der Potentiometer sich innerhalb eines bestimmten Zeitinter¬ valls geändert haben. Bei einer solchen Änderung liegt dann nämlich keine Blockade mehr vor, so daß insbesondere keine Vollast mehr eingestellt werden darf.

Eine nochmalige Erhöhung der Sicherheit kann dadurch erreicht werden, wenn in das System ein oder mehrere Bremsschalter einge¬ bunden sind, die bei Betätigung des Bremspedals ansprechen. Wenn der Fahrer die Bremse betätigt, kann davon ausgegangen werden, daß er auf keinen Fall Vollast wünscht, sondern Leerlauf. Daher wird in diesem Fall unabhängig von der Stellung der anderen Schalter, die Drosselklappe in die Leerlaufstellung gesteuert.

Eine weitere Verbesserung wird erzielt, wenn der Vollastschalter zusätzlich einen Drucksensor aufweist, dessen Ausgangssignal dem auf das Fahrpedal ausgeübten Druck proportional ist. Durch Vergleich dieser Ausgangssignale läßt sich eine zwei aus drei Redundanz bezüglich der beiden Drosselklappenpotentiometer er- zielen.

Werden die Ausgangssignale aus der gegenüber einen Schwellwert¬ schalter geführt, der auf den Druckgrenzwert des Vollastschal¬ ters eingestellt ist, so kann die Funktion des Vollwertschalters überprüft werden.

Im normalen Fahrbetrieb des Fahrzeugs können alle oben beschrie¬ benen Schalter und Stellungsgeber gegeneinander auf Plausibili- tät geprüft werden. Tritt dabei eine nicht plausible Kombination auf, so gilt dasjenige Teil als defekt, dessen Stellung bzw. Schaltzustand denjenigen der anderen Teile widerspricht. In diesem Fall kann ein Notbetrieb auf der Basis der verbliebenen intakten Teile aufrechterhaltenbleiben.

Die Erfindung wird anhand der Figuren näher erläutert. Dabei zeigen:

Figur 1 ein Blockschaltbild einer Einrichtung zur Verstellung der Drosselklappe einer Brennkraftmaschine,

Figuren 2, 3 einen Sollwertgeber in zwei Ansichten und

Figur 4 ein Flußdiagramm zur Veranschaulichung der Funk- tionsweise bei einer Blockade des Sollwertgebers.

In Figur 1 ist mit 1 ein Sollwertgeber bezeichnet. Dieser Soll¬ wertgeber 1 enthält im wesentlichen ein Fahrpedal 10 sowie ein Potentiometer 13, das die Stellung des Fahrpedals 10 als Soll- wert an ein Steuergerät 2 ausgibt. Das Steuergerät 2 ist ein Mikrocomputer, der aus dem Sollwertsignal ein entsprechendes Stellsignal für ein Stellglied 3 berechnet und ausgibt. Das Stellglied 3 ist ein Elektromotor, der mit einer Drosselklappe 4 direkt verbunden ist und diese entsprechend dem Stellsignal verstellt.

Die Figuren 2 und 3 zeigen den Sollwertgeber 1 in zwei Ansich¬ ten. Das Potentiometer 13 ist ein Drehpotentiometer, das über einen Hebel 15 verstellt wird. Im Innern des zylindrischen Ge- häuses des Potentiometers 13 befinden sich zwei unabhängig von¬ einander ringförmig verlaufende Widerstandsbahnen. Ein gemein¬ samer Schleifer, der drehfest mit dem Hebelarm 15 verbunden ist, greift die beiden Widerstandsbahnen über jeweils einen Kontakt ab. Die beiden Kontakte sind elektrisch voneinander isoliert, so daß mit den beiden getrennten Widerstandsbahnen die Wirkung von zwei Potentiometern erreicht wird.

Die beiden Widerstandsbahnen sind gegensinnig angeschlossen, das heißt, diejenige Stellung des Schleifers, die bei dem einen Potentiometer den größten Widerstandswert bedeutet, be¬ deutet bei dem anderen Potentiometer den kleinsten Wider- standswert. Dadurch ist eine einfache Überwachungsmöglichkeit gegeben, da die Summe der beiden Widerstandswerte immer dem Maximalwert eines Potentiometers entsprechen muß.

Der Hebelarm 15 wird in der in Figur 3 eingezeichneten Dreh- richtung über das Fahrpedal 10 durch den Fuß des Fahrers be¬ wegt. Die jeweilige Stellung wird dabei über das Potentiometer 13 erfaßt und über Zuleitungen 14 als elektrisches Signal an das Steuergerät 2 geleitet.

An dem Hebelarm 15 ist ein Leerlaufschalter 11 und ein Vollast¬ schalter 12 vorgesehen. Die beiden Schalter befinden sich zwi¬ schen dem Fahrpedal 10 und dem Hebelarm 15. Sie sind beide als Taster ausgeführt und unterscheiden sich nur durch die erfor¬ derliche Betätigungskraft.

Der Leerlaufschalter 11 ist dabei so ausgelegt, daß er beim Be¬ tätigen des Fahrpedals 10 bereits anspricht, bevor sich der Hebelarm 15 bewegt. Ein Ansprechen des Leerlaufschalters 11 be¬ deutet also, daß der Fahrer den Fuß auf das Fahrpedal 10 ge- setzt hat, aber den Hebelarm 15 noch nicht aus der Leerlauf¬ stellung herausbewegt hat.

Der Vollastschalter 12 ist dagegen so ausgelegt, daß er erst anspricht, wenn nach Erreichen des Vollastanschlags mit weiter erhöhter Kraft auf das Fahrpedal 10 gedrückt wird. Der Vollast¬ schalter 12 spricht damit auch an, wenn der Hebelarm 15 in ir¬ gendeiner Stellung blockiert und der Fahrer mit erhöhter Kraft auf das Fahrpedal 10 drückt.

Die Figur 3 zeigt einen Teil der im Steuergerät 2 abgelegten Bearbeitungsroutine, die im Fall des Blockierens des Sollwert¬ gebers wirksam wird.

In einem ersten Fall sei angenommen, daß der Sollwertgeber 1 während eines Überholvorgangs plötzlich blockiert. Der Fahrer drückt weiter auf das Fahrpedal 10, da er noch mehr Motorlei¬ stung benötigt, um den Überholvorgang sicher abschließen zu können.

In einem Schritt SO wird bei jeder Berechnungsroutine für ein neues Stellsignal zur Einstellung der Drosselklappe 4 geprüft, ob der Leerlaufschalter 11 und der Vpllastschalter 12 beide angesprochen haben. Da dies im obengenannten ersten Fall zu¬ trifft, folgt der Schritt Sl mit der Prüfung, ob über die beiden Widerstandsbahnen des Potentiometers 13 die gleiche Stellung des Hebelarms 15 ermittelt wird. Ist dies nicht der Fall wird auf ein Notlaufprogramm verzweigt, das nur noch einen Betrieb der Brennkraftmaschine mit eingeschränktem Leistungsum- fang zuläßt. Diese Leistungsbeschränkung ist notwendig, da in diesem Fall eines der beiden Potentiometer defekt ist und damit ein nicht mehr definierbarer Fehlerzustand vorliegt.

Stimmen die beiden Potentiometer überein, so folgt der Schritt S2, bei dem das Ansprechen zweier am Bremspedal angebrachter Schalter überprüft wird. Der eine der beiden Schalter ist der übliche Bremslichtschalter. Der zweite Schalter wird wie der Bremslichtschalter ebenfalls mit dem Bremspedal betätigt und dient nur zur Erhöhung der Sicherheit. Ein Ansprechen der

Schalter bedeutet also, daß der Fahrer bremst. In diesem Fall wird davon ausgegangen, daß nicht Vollast, sondern Leerlauf gewünscht ist und im Schritt S5 die Drosselklappe in die Leer¬ laufstellung verstellt.

Ist die Bremse dagegen nicht betätigt, so wird beim Schritt S3 die Drosselklappe 4 in die Vollaststellung V erstellt. Es sei darauf hingewiesen, daß die Schritte SO bis S3 identisch ablau¬ fen, gleich ob im normalen, fehlerfreien Fahrbetrieb Vollgas gegeben wird oder ob bei blockiertem Sollwertgeber 1 durch wei¬ teren Druck auf das Fahrpedal 10 Vollast gewünscht wird. Die Schritte Sl und S2 dienen dabei der Überprüfung, ob ein sicher-

sicherheitskritischer Zustand vorliegt, der ein Vollastgeber nicht zuläßt.

In einem zweiten Fall sei angenommen, daß der Sollwertgeber 1 beim Gaswegnehmen blockiert und der Fahrer seinen Fuß vom Fahr¬ pedal 10 nimmt.

In diesem Fall wird beim Schritt SO erkannt, daß der Leerlauf¬ schalter 11 und der Vollastschalter 12 beide nicht angesprochen haben.

Beim Schritt S4 wird dann wieder geprüft, ob die beiden Poten¬ tiometer übereinstimmen. Im negativen Fall folgt dann wieder das Notlaufprogramm und im positiven Fall wird beim Schritt S5 die Drosselklappe 4 in die Leerlaufstellung verstellt. Auch in diesem Fall läuft die Routine identisch ab, gleich ob ein nor¬ maler, fehlerfreier Leerlauffall vorliegt, oder ob der Sollwert¬ geber 1 blockiert und der Fahrer durch Wegnehmen des Fußes vom Fahrpedal 10 Leerlauf wünscht.

Ein besonderer Vorteil des erfindungsgemäßen Systems ist die wechselseitige Überprüfbarkeit der einzelnen Schalter und Po¬ tentiometer. Für solche Überprüfungen seien hier nur einige Beispiele genannt: - in jedem Teillastfall muß der Leerlaufschalter 11 angespro¬ chen haben;

- ist der Leerlaufschalter 11 nicht betätigt, so müssen die beiden Potentiometer die Leerlaufstellung der Drosselklappe 4 anzeigen; _ bei jedem Vollastgeben muß der Vollastschalter 12 ansprechen;

- die beiden Bremsschalter dürfen nur gemeinsam ansprechen;

- die beiden Potentiometer müssen immer dieselbe Stellung an¬ zeigen.