Stand der Technik

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Er¬ mittlung einer Endstellung eines vom Fahrer betätigbaren Bedienele- ents in einem Kraftfahrzeug nach den Oberbegriffen der unabhängigen Patentansprüche.

Ein derartiges Verfahren bzw. eine derartige Vorrichtung zur Ermitt¬ lung einer Endstellung ist für ein mit einem Positionsgeber versehenes Fahrpedal eines elektronischen Gaspedalsyste s aus der DE-OS 36 12 904 bekannt. Das vom Positionsgeber des vom Fahrer betä¬ tigbaren Bedienelements abgegebene Positionssignal wird unter vorge¬ gebenen Bedingungen, wenn zum Beispiel in der unteren Endstellung der aktuelle Positionswert kleiner als der gespeicherte Positions¬ wert ist, als die Endstellung repräsentierend gespeichert und durch Interpolation und Normierung eine Verstellweg-/Spannungskennlinie des Bedienele ents gebildet. Eine Ermittlung des tatsächlichen me¬ chanischen Verstellbereichs des Bedienelements findet dabei ledig¬ lich mittelbar statt, wobei eine genaue Festlegung der Endstellung des Bedienelements nicht erfolgt.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Ermittlung einer Endstellung eines vom Fahrer betätigbaren Bedienelements in einem Kraftfahrzeug anzugeben, die den tatsächlichen mechanischen Verstellbereich des Bedienelements berücksichtigen und eine genaue Festlegung der Endstellung gewähr¬ leisten. Dies wird dadurch erreicht, daß die Endstellung dann als erreicht festgelegt wird, wenn die bei Niederdrücken des Bedienele¬ ment aufzubringende Kraft oder der dann ausgeübte Druck einen vorbe¬ stimmten Wert erreicht hat. Ist das Bedienelement mit einem Stel¬ lungsgeber ausgestattet, kann der zu diesem Zeitpunkt vorliegende Positionswert die Endstellung repräsentierend gespeichert werden.

Aus der Veröffentlichung "Elektronische MotorSteuerung für Kraft¬ fahrzeuge aus: MTZ, Heft 4/1985" ist ein elektronisches Gaspedalsy¬ stem für Kraftfahrzeuge bekannt. Dabei wird ein dem Fahrpedal zuge¬ ordneter Pedalwertgeber vorgestellt, der im Bereich seiner maximalen Auslenkung einen Kraft- bzw. Momentenanstieg aufweist.

Vorteile der Erfindung

Die erfindungsgemäße Vorgehensweise hat den Vorteil, daß das Errei¬ chen einer Endstellung eines vom Fahrer betätigbaren Bedienelements in einem Kraftfahrzeug unabhängig von Exemplarstreuungen und Ferti¬ gungstoleranzen genau feststellbar ist. Ferner ist ein vollständiges Erfassen des tatsächlichen mechanischen Verstellbereichs des Bedien¬ elements gewährleistet.

Der erfindungsgemäße Gedanke zeigt weitere Vorteile bei der Ermitt¬ lung der Vollastendstellung eines mit einem Pedalwertgeber nach der Veröffentlichung "Elektronische Motorsteuerung für Kraftfahrzeuge" ausgestatteten Fahrpedals. Der mechanische Vollastanschlag des Fahr¬ pedals kann durch die erfindungsgemäße Vorgehensweise unabhängig von Exemplarstreuungen und Toleranzerscheinungen des Pedalwertgebers

durch Erfassen der zur Betätigung des Fahrpedals aufzubringenden Kraft bzw. des beim Niederdrücken ausgeübten Drucks justiert werden. Dabei ist es möglich, den durch den Pedalwertgeber vorgegebenen mechanischen Verstellbereich der Anordnung vollständig zu erfassen und zu nutzen.

Weitere Vorteile ergeben sich aus den Unteransprüchen in Verbindung mit den im folgenden beschriebenen Ausführungsbeispielen.

Zeichnung

Die Erfindung wird nachstehend anhand der in der Zeichnung darge¬ stellten Ausführungsbeispiele erläutert. Figur 1 stellt mittels eines Blockschaltbildes die erfindungsgemäße Vorgehens eise in zwei Ausführungsbeispielen am Beispiel eines Fahrpedals eines E-Gas-Sy- ste s vor, während in Figur 2 die zugehörigen Flußdiagramme ausge¬ führt sind.

Beschreibung der Ausführungsbeispiele

Figur 1 zeigt eine Drosselklappe 10, die in einem nicht dargestell¬ ten Ansaugsystem einer ebenfalls nicht dargestellten Brennkraftma¬ schine angeordnet ist. Die Drosselklappe ist Teil eines Stellorgans 12, das ferner ein Stellglied 14, eine starre Verbindung 16 zwischen Stellglied 14 und Drosselklappe 10 sowie einen beispielhaft als an der starren Verbindung 16 angebracht dargestellten Stellungsgeber 18 umfaßt. Anstelle der Drosselklappe kann das Stellorgan 12 auch die verstellbare Einspritzpumpe eines Dieselmotors umfassen. Das Stellorgan 12 ist über eine auf das Stellglied 14 geführte Verbin¬ dungsleitung 20 sowie über eine mit dem Stellungsgeber 18 verknüpfte Leitung 22 mit einer elektronischen Steuereinheit 24 verbunden. Wei¬ tere Eingangsleitungen 42 - 44 der Steuereinheit 24 von denen aus Ubersichtlichkeitsgründen lediglich zwei dargestellt sind, führen

der Steuereinheit 24 von entsprechenden Meßeinheiten 46 - 48 Be¬ triebsparameter der Brennkraftmaschine, des Kraftfahrzeugs und/oder BetätigungsSignale des Fahrer neben der weiter unten dargestellten Fahrpedalstellung zu. Dabei handelt es sich vorzugsweise um Be¬ triebsparameter wie Drehzahl, Fahrgeschwindigkeit, Motortemperatur, Schuberkennung, Batteriespannung, ASR-/MSR-Signal und/oder Bedien¬ signale eines Fahrgeschwindigkeitreglers.

Die Steuereinheit 24 umfaßt ferner einen Rechenbereich 50, der über eine Leitung 52 mit einem Speicherbereich 54 verbunden ist. Die Ein¬ gangsleitungen 22 und 42 - 44 der Steuereinheit 24 sind auf den Rechenbereich 50 geführt, dessen Ausgang 56 über eine Treiberstufe 58 und die Ansteuerleitung 20 Betätigungssignale an das Stellorgan 12 abgibt. Ein weiterer Eingang des Rechenbereichs 50 ist mit der Verbindungsleitung 32 beaufschlagt, die die Steuereinheit 24 mit der Sollwertbildungseinheit 34 verknüpft.

Diese Sollwertbildungseinheit 34 umfaßt ein vom Fahrer betätigbares Fahrpedal 36, das über eine starre Verbindung 38 mit einem Fahrpe- dalstellungsgeber 40 verbunden ist. Der Fahrpedalstellungsgeber 40 kann als Potentiometer ausgeführt sein, dessen Schleiferabgriff die Verbindungsleitung 32 zwischen Sollwertbildungseinheit 34 und Steuereinheit 24 bildet. Die starre Verbindung 38 ist in diesem Fall mit dem Schleifer des Potentiometers verbunden.

Am mit einer Rückstellfeder 59 ausgestatteten Fahrpedal 36 ist ein justierbarer Vollastanschlag 60 angebracht, der beispielsweise als eine in ihrer Höhe verstellbare Stellschraube zur Bildung des mecha¬ nischen Vollastanschlages des Fahrpedals ausgebildet ist. Ferner ist ein Meßwertaufnehmer 62 am Fahrpedal 36 vorgesehen, der die zum Nie¬ derdrücken des Fahrpedäls benötigte Kraft oder den dabei ausgeübten Druck aufnimmt. Dabei kann es sich beispielsweise um eine Druckdose handeln. Der Ausgang des Meßwertaufnehmers 62 bildet die Leitung 64,

die auf die Steuereinheit 24 und dort auf zwei Schwellwertstufen 66 und 67 geführt ist. Die Schwellwertstufen 66 und 67 sind über je¬ weils zwei Leitungen 68 und 69 mit zwei logischen Einheiten 70 und 71 verbunden, die logische UND-Funktionen ausführen. Die weiteren Eingänge der logischen Einheiten 70 und 71 bildet die Leitung 72, die mit einer Erkennungsstufe 76 zur Erkennung eines geschlossenen Zündschalters verbunden ist. Der Ausgänge der logischen Einheiten 70 und 71 führen auf Schalteinheiten 80 und 81, die die über die Schalteinheiten 80 und 81 auf den Speicherbereich 54 geleitete Ver¬ bindungsleitung 32 durchschalten.

In einem zweiten Ausführungsbeispiel zur Justierung des Vollastan¬ schlags eines vom Fahrer betätigbaren Bedienelements in einem Kraft¬ fahrzeug sind darüber hinaus die in Figur 1 strichpunktiert darge¬ stellten Elemente zu betrachten.

Ein automatisch betätigbarer Arm 100 zur Auslenkung des Fahrpedals am Ende des Produktionsprozesses, nach Einbau eines aus der eingangs genannten Veröffentlichung bekannten Pedalwertgebers und/oder zu re¬ gelmäßigen Inspektionsintervallen ersetzt die Betätigung des mit der Druckdose 62 versehenen Fahrpedals 36 durch den Fahrer. Alternativ ist der Arm 100 mit einer Kraftmeßdose 102, die mit der Leitung 64 verbunden ist, ausgestattet, die die zur Auslenkung des Fahrpedals benötigte Kraft erfaßt. Ferner ist zusätzlich an die Leitung 32 zwi¬ schen Schalteinheit 80 und Speicherbereich 54 eine Einrichtung 104 angeschlossen, die zur Meldung eines die Schalteinheit 80 aktivie¬ renden Signals dient.

Die logische Einheit 70 ist darüberhinaus über eine Leitung 105 mit dem Bedienelement 106 eines nicht notwendigerweise vorhandenen Fahr¬ geschwindigkeitsregler ^" verknüpft.

Die Funktion der in Figur 1 vorgestellten Ausführungsbeispiele wird im folgenden dargelegt.

Der Rechenbereich 50 der Steuereinheit 24 bildet in Abhängigkeit seiner EingangsSignale, insbesondere des von der Sollwertbildungs¬ einheit 34 aus der Auslenkung des Fahrpedals ermittelten fahrer- wunsunabhängigen Sollwerts für die Stellung des Stellorgans 12 und des über die Verbindungsleitung 26 zugeführten Istwert der Drossel¬ klappen- bzw. Stellorganstellung, ein Ansteuersignais für das Stell¬ organ 12 und regelt die Lage des Stellorgans 12 derart ein, daß die Differenz zwischen Soll- und Iststellung verkleinert wird.

Bei Betätigung des Fahrpedals 36 wird mittels des Meßwertaufneh¬ mers 62 die zur Betätigung aufzubringende Kraft bzw. der ausgeübte Druck gemessen. Der von dem Meßwertaufnehmer 62, bei dem es sich um eine am Pedal angebrachte Druckdose handeln kann, abgegebenen, die Betätigungskraft bzw. den Betätigungsdruck repräsentierenden Meßwert wird über die Verbindungsleitung 64 als Signal an die Steuereinheit 24 geleitet und in den Schwellwertstufen 66 und 67 mit vorgegebenen Werten verglichen. Diese Schwellwerte bilden einen minimalen Wert, vorzugsweise den Wert 0, zur Kennzeichnung des nichtbetätigten Zu- standes des Fahrpedals 36 und damit dessen Leerlaufstellung (Schwellwertstufe 67) und/oder einen maximalen Wert zur Kennzeich¬ nung des vollniedergedrückten Fahrpedals und damit dessen Voll¬ laststellung (Schwellwertstufe 66) des vom dem Meßwertaufnehmer ge¬ lieferten Meßwertes.

Wird während des Betriebs des Kraftfahrzeugs, bei eingeschalteter Zündung, was durch den Meßwertaufnehmer 76 festgestellt wird, bei¬ spielsweise ein Erreichen oder Überschreiten des von der Schwell¬ wertstufe 66 vorgegebenen, die Vollaststellung des Fahrpedals 36 darstellenden Meßwert durch ein entsprechendes Ausgangssignal auf der Leitung 68 festgestellt, so wird die Schalteinheit 80 geschaltet und die Verbindungsleitung 32 auf den Speicherbereich 54 durchge¬ schaltet. Die oben beschriebene Verknüpfung von Zündschaltersignal und Schwellwertstufenausgang ist durch die logische Einheit 70 ver¬ deutlicht.

Bei geschalteter Schalteinheit 80 und durchgeschalteter Verbindungs¬ leitung 32 wird der zu diesem Zeitpunkt auf Leitung 32 anliegende Positionswert des Fahrpedals als Vollastwert des Fahrpedals im Spei¬ cherbereich 54 abgelegt.

Zur Ermittlung der Leerlaufposition des Fahrpedals wird analog vor¬ gegangen. Ein AusgangsSignal der Schwellwertstufe 67, das eine Betä¬ tigungskraft bzw. -druck unterhalb des Minimalwertes anzeigt, führt bei eingeschalteter Zündung zur Aktivierung der Schalteinheit 81. Diese schaltet die Verbindungsleitung 32 auf den Speicherbereich 54 durch, so daß der zu diesem Zeitpunkt vorliegende Positionswert als die LeerlaufStellung des Fahrpedals repräsentierend in dem Speicher¬ bereich 54 abgelegt wird.

Im zweiten Ausführungsbeispiel wird als Sollwertgeber ein Pedalwert¬ geber der eingangs genannten Art eingesetzt, der bei einem bestimm¬ ten Drehwinkel einen Anstieg der zur Betätigung aufzubringenden Kraft besitzt, so ist der Vollastanschlag des Fahrpedals auf diesen Kraftanstieg abzustimmen. Da die verwendeten Pedalwertgeber Alte¬ rungserscheinungen und Fertigungstoleranzen zeigen, ist der vom Pe¬ dalwertgeber vorgegebene mechanische Weg und damit die Endstellung (Vollastpunkt) des Fahrpedals durch Justierung des Vollastanschlages des Fahrpedals mittels der Einsteilvorrichtung 60 genau zu bestim¬ men. Dieser Justiervorgang kann am Ende des Produktionsvorgangs des Kraftfahrzeugs, bei Wechsel des Pedalwertgebers und/oder bei regel¬ mäßigen Inspektionsintervallen durchgeführt werden.

Die Justierung des den Vo1lastanschlags des Fahrpedals bildenden verstellbaren externen Anschlag erfolgt dabei derart, daß der inter¬ ne Anschlag des Pedalwertgebers nicht erreicht wird. Der externe An¬ schlag begrenzt die Auslenkung des Fahrpedals auf einen maximalen Wert, der am Beginn des Kraft- bzw. Momentanstiegs des Pedalwertge¬ bers liegt, so daß ein Erreichen und Übertreten des internen An¬ schlags unmöglich ist.

Bei Betätigung des Fahrpedals 36 durch den in Figur 1 dargestellten Arm 100 wird mittels eines Meßwertaufnehmers, der als Kraftme߬ dose (102) Teil des Armes 100 oder eine dem Fahrpedal zugeordnete Druckdose (62) sein kann, die zur Betätigung aufzubringende Kraft bzw. der aufzubringende Druck gemessen. Der von dem Meßwertaufneh¬ mer (62, 102) ermittelte, die Betätigungskraft bzw. -druck repräsen¬ tierende Wert wird über die Verbindungsleitung 64 als Signal an die Steuereinheit abgegeben und in der Schwellwertstufe 66 mit einem vorgegebenen Wert verglichen. Dieser Schwellwert repräsentiert eine maximal zulässige Betätigungskraft und sein Erreichen oder Über¬ schreiten kennzeichnet das Erreichen des Kraftanstiegs im Pedalwert¬ geber und somit die Vollaststellung des Fahrpedals. Erreicht oder Überschreitet die Betätigungskraft des Fahrpedals den Schwellwert und ist gleichzeitig die Zündung eingeschaltet (76) und ist der Fahrgeschwindigkeitsregler (106), wenn vorhanden, eingeschaltet, so wird die Schalteinheit 80 geschaltet. Die oben beschriebene Verknüp¬ fung ist durch die logische Einheit 70 verdeutlicht. Am Ende des Produktionsprozesses stellt der an sich unplausible Zustand, das Lernen der Vollastanschlags des Fahrpedals bei eingeschaltetem Fahr¬ geschwindigkeitsregler vorzunehmen, ein geeignetes Kriterium dar.

Bei geschalteter Schalteinheit 80 wird der zu diesem Zeitpunkt auf Leitung 32 anliegende Positionswert des Fahrpedals als Vollastwert des Fahrpedals im Speicherbereich 54 nicht flüchtig abgelegt.

Der in Figur 1 dargestellte Zweig zur Ermittlung der Leerlaufstel¬ lung kann in Verbindung mit diesem Ausführungsbeispiel entfallen.

Eine weitere Maßnahme, die bei Vorliegen der drei obengenannten Be¬ dingungen durchgeführt werden kann, ist, das Erreichen des Vollast¬ punktes des Fahrpedals über eine Einrichtung 104 zu melden. Die er¬ kannte Endstellung des Fahrpedals wird dann bei Vorliegen der drei Bedingungen entweder manuell oder automatisch durch Einstellen der

EinStellvorrichtung 60 justiert. Dies bildet einen externen An- ^f schlag, der dafür sorgt, daß der interne Anschlag des Pedalwertge¬ bers nicht erreicht wird.

Die Komponenten Schwellwertstufe, logische Einheit und Anzeigeein¬ richtung können in Verbindung mit diesem zweiten Ausführungsbeispiel neben der in Figur 1 dargestellten Einbindung in die Steuereinheit 24 auch als Teil eines separaten Gerätes ausgeführt sein.

Figur 2 zeigt anhand eines Flußdiagramms die Abfolge der Schritte der erfindungsgemäßen Vorgehensweise. Nach Start des Programmteils wird im Abfrageschritt 200 überprüft, ob der Zündschalter des Kraft¬ fahrzeugs eingeschaltet ist. Ist diese Bedingung erfüllt, wird in Schritt 204 der die zur Betätigung aufzubringende Kraft F bzw. den aufzubringende Druck p repräsentierende Meßwert eingelesen und im Abfrageschritt 206 mit dem vorgegebenen Maximalwert oder Schwellwert verglichen. Ist die im Schritt 200 abgefragte Bedingung nicht er¬ füllt, wird der Programmteil beendet.

Ein Erreichen oder Überschreiten des vorgegebenen Wertes entspre¬ chend 206 durch den die aufzubringende Kraft oder Druck repräsen¬ tierenden Meßwert führt dazu, daß die Vollaststellung des Fahrpedals als erreicht erkannt wird (208). In Block 208 findet dann bei ermit¬ telter Vollaststellung eine Speicherung des Positionswertes des Pe¬ dalwertgebers 40 statt. Danach wird der Programmteil beendet.

Wird im Abfrageschritt 206 erkannt, daß der Kraftmeßwert den oberen maximalen, die Vollaststellung repräsentierenden Schwellwert nicht erreicht oder überschritten hat, wird im Abfrageschritt 210 ein Ver¬ gleich des eingelesenen Meßwertes mit dem unteren, die Leerlaufstel- ^"*• lung anzeigenden Schwellwert durchgeführt. Entspricht der Meßwert diesem Schwellwert, insbesondere dem Wert Null, wird in Schritt 212 der zu diesen Zeitpunkt vorliegende Positionswert als Leerlaufstel-

lungswert des Fahrpedals abgespeichert. Ein gegenteiliges Ver¬ gleichsergebnis führt zur Beendigung des Programmteils.

Im zweiten Ausführungsbeispiel wird unter Wegfall der Schritte 210 und 212 die strichliert dargestellten Schritte 202 und 214 einge¬ fügt. Der Abfrageschritt 202 stellt neben der in Schritt 200 abge¬ fragten Bedingung eine zweite Startbedingung des Justiervorgangs vor. Ein ggf. vorhandener Fahrgeschwindigkeitsregler wird auf seine aktive Stellung abgefragt. Ist der Fahrgeschwindigkeitsregler aktiv, bedeutet dies im Betrieb der Brennkraftmaschine ein unplausibler Zu¬ stand. Am Ende des Produktionsvorgangs jedoch stellt diese Bedingung ein geeignetes Kriterium zum Start des Justiervorganges dar. Ist der Fahrgeschwindigkeitsregler nicht aktiv, so wird der Programmteil entsprechend dem zweiten Ausführungsbeispiel beendet. Schritt 214 veranlaßt die Aktivierung der Einrichtung 104 bei erkannter Vollast¬ stellung (208). Bei negativem Vergleichsergebnis in Schritt 206 wird der Programmteil beendet.

Bei Verwendung von Pedalwertgeber für mit Automatikgetrieben ausge¬ stattete Kraftfahrzeuge ist zu beachten, daß diese einen Kick-Down- Druckpunkt aufweisen, der im Fahrbetrieb überschritten wird. Die Ju¬ stierung des externen Anschlags muß daher nach dem Kraftanstieg bei Erreichen des internen Anschlags erfolgen. Dabei wird der über¬ schrittene Kraftanstieg des Kick-Down-Druckpunktes erkannt und die Justierung der Einsteilvorrichtung in einer Position vorgenommen, die durch den erneuten ^' Kraftanstieg bedingt durch den internen An¬ schlag im Pedalwertgeber bestimmt ist. Der zu diesem Zeitpunkt vor¬ liegende Positionswert wird als Vollaststellung des Fahrpedals ge¬ speichert. Ferner ist in dieser Position des Fahrpedals die Ein¬ stellung der Einstellvorrichtung 60 vorzunehmen, wobei die Einstel¬ lung um einen vorgegebenen Wert vom internen Anschlag weg zu korri¬ gieren ist. Das Kick-Down-Schaltsignal wird aus dem gespeicherten Vollastwert erhöht um einen vorgegebenen Offsetwert ermittelt.