Einrichtung zur Herabsetzung von Fahrzeuglängsdynamik-Instabilitäten

Abstract

 Eine Einrichtung zur Herabsetzung von Farhzeuglängsdynamik-Instabilitäten, insbesondere Lastwechselrucken und unkontrolliertem, periodischen Gasgeben sieht zum Dämpfen ein ein elektrisches Signal der Motordrehzahl, vorzugsweise eine Spannung, differenzierendes Differenzierglied (8) vor. Das Ausgangssignal des Differenzierglieds speist einen Begrenzer-Verstärker (9), dessen Ausgangssignal wiederum in die Verstellung eines das Kraftstoff-Luftgemisch des Motors beeinflussenden Stellers (5) eingreift. Mit dieser Einrichtung erfolgt eine periodische störende Drehzahländerungen ausgleichende Verstellung des Stellers, während bei einer willkürlichen Positionsänderung des Stellers durch das Gaspedal nicht zusätzlich spürbar auf den Steller eingewirkt wird.

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Herabsetzung von Fahrzeuglängsdynamik-Instabilitäten nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

[0002] Die Fahrzeuglängsdynamik-Instabilitäten äußern sich darin, daß beim willkürlichen Beschleunigen durch Betätigung des Gaspedals außerdem unerwünschte periodische Beschleunigungs- änderungen hervorgerufen werden. Die Beschleunigungen werden auf den Fahrer übertragen, der damit eine unerwünschte Stellungsänderung des Gaspedals hervorruft. Das gesamte Schwingungssystem, welches das Fahrzeug mit Elastizitäten im Antriebsstrang, zu beschleunigende Massen und Trägheitsmomente sowie die Leistungsabgabe des Verbrennungsmotors entsprechend dem Betriebspunkt in der Drehmoment/Drehzahlkennlinie und weitere Faktoren umfaßt, kann dynamisch instabil sein. Damit kann es zu einer aufklingenden Schwingung kommen, bei der im Extremfall fast der gesamte Gaspedalstellweg unwillkürlich durchlaufen wird (Bonanza-Effekt).

[0003] Um dieser unerwünschten Erscheinung abzuhelfen, die insbesondere bei Verbrennungsmotoren mit steiler Drehmoment/ Drehzahlkennlinie auftritt, hat man bereits versucht, die

[0004] Längs-Schwingungen des Fahrzeug/Fahrersystems dadurch zu dämpfen, daß das Gaspedal über ein Verzögerungsglied mit dem Steller in Verbindung steht, welcher das Kraftstoff-Luftgemisch des Ver_brennungsmotors steuert. Das Verzögerungsglied wurde insbesondere durch einen hydraulischen Dämpfer verwirklicht. - Nachteilig bei dieser Dämpfungsmaßnahme ist, daß auch die willkürlich durch den Fahrer ausgelösten Verstellungen des Gaspedals ebenfalls nur verzögert in entsprechende Positionen des Stellers umgesetzt werden. Durch diesen Dämpfer in der Verbindung zwischen Gaspedal und Steller tritt somit eine unerwünschte Verzögerung im Ansprechverhalten des Verbrennungsmotors ein. Hinzu kommen Abstimmungsschwierigkeiten des Dämpfers, da die in der Verbindung zwischen Gaspedal und Motor zu dämpfende periodische Schwingung von dem Fahrzeugtyp und - bei gegebenen Fahrzeugtyp - von dem eingelegten Gang abhängt. Grundsätzlich ist darüber hinaus diese bekannte Methode zur scheinbaren Verbesserung der Fahrzeuglängsstabilität wirkungslos, wenn die störenden Anregungen der Schwingungen nicht über das Gaspedal eingeleitet werden, sondern an anderen Stellen, beispielsweise durch Schalt- oder Kupplungsvorgänge oder Fahrbahn-Unebenheiten.

[0005] Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Einrichtung zu schaffen, welche die schädlichen Auswirkungen der Fahrzeuglängsdynamik-Instabilitäten unabhängig von der Angriffsstelle der Störeinflüsse wirksam vermindert, deren Parameter unkritisch einstellbar sind und welche das Ansprech. verhalten des Verbrennungsmotors auf willkürliche Gaspedalbetätigung nicht spürbar verschlechtert.

[0006] Diese Aufgabe wird durch die in dem kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 angegebene Erfindung gelöst.

[0007] Die Lösung beruht auf dem Prinzip, daß aus der Motordrehzahl ein geeignetes Signal abgeleitet wird, welches zu dem im Sinne einer Regelung auf minimalen Ruck des Fahrzeugs, Steller des Kraftstoff-LuftgemischesYrückgeführt wird. Hierzu werden die Drehzahländerungen des Motors erfaßt und wenn sie als störend, d.h. nicht durch den Fahrer willkürlich ausgelöst erkannt werden, in gegenläufige Stellungsänderungen des Stellers umgesetzt. Willkürliche Gaspedaländerungen durch den Fahrer werden jedoch durch die Einrichtung nicht dämpfend beeinflußt. Im einzelnen wird diese Dämpfung der Fahrzeuglängsdynamik-Instabilitäten mit elektrischen Mitteln durchgeführt, indem von der Motordrehzahl emeelektrische Spannung abgeleitet wird, welche anschließend differenziert und über einen Begrenzer-Verstärker übertragen wird.

[0008] Nach Anspruch 2 wird der Eingriff dieses Begrenzer-Verstärkers besonders zweckmäßig auf ca. 50 % des Arbeitsbereichs der Verstellung des Stellers begrenzt. Damit ist eine sichere Kompensation von Störschwingungen gewährleistet, andererseits wirkt sich die Kompansation nicht nachteilig bei willkürlichen Beschleunigungs- und Verzögerungsvorgängen durch den Fahrer aus.

[0009] Besonders zweckmäßig wird diese Einrichtung mit einer üblichen Einrichtung zur elektrischen Verstellung des Stellers durch das Gaspedal kombiniert. Dabei erfolgt die Einkopplung des von dem Begrenzer-Verstärker abgegebenen Signals zweckmäßig am Ausgang der Einrichtung zur elektrischen Verstellung des Stellers durch das Gaspedal (E-Gas). - Bei dieser Kombination ist der Zusatzaufwand für die Einrichtung zum Herabsetzen der störenden Auswirkungen von Fahrzeuglängsdynamik-Instabilitäten besonders niedrig, da die Verstellung des Stellers mit elektromechanischen Mitteln erfolgt.

[0010] Die Erfindung wird im folgenden anhand einer Zeichnung mit einer Figur erläutert, in der ein Signalflußbild der Einrichtung in Verbindung mit einer E-Gaseinrichtung dargestellt ist:

In Fig. 1 ist ein Gaspedal (Fahrpedal) mit 1 bezeichnet, dessen Stellung über einen elektrischen Stellungsgeber 2 in ein elektrisches Stellungssignal umgewandelt wird. Dieses Signal wird mit einem Verstärker 3 verstärkt und in eine entsprechende Position eines elektromechanischen Stellers 4 umgewandelt, welcher das Kraftstoff-Luftgemisch eines Verbrennungsmotors 5 bestimmt.

[0011] Mit dieser herkömmlichen E-Gas Einrichtung ist folgende Einrichtung zur Herabsetzung von Fahrzeuglängsdynamik-Instabilitäten gekoppelt:

Mit einem drehbaren Element des Motors steht ein Drehzahlsensor 6 in Verbindung, der ein elektrisches Drehzahlsignal entsprechend der Motordrehzahl liefert. Dieses Drehzahlsignal wird in einem Drehzahl-Spannungswandler in eine proportionale Spannung umgesetzt. Diese Spannung wird in einem Differenzierglied 8, welches durch eine übliche Widerstandskondensatorkombination realisiert sein kann, differenziert und einem Begrenzer-Verstärker 9 zugeführt. Wie mit der in dem Begrenzer-Verstärker-Block angedeuteten Kennlinie 10 dargestellt ist, verstärkt der Verstärker annähernd linear, solange seine Ausgangsspannung einen vorgegebenen Spannungsbereich nicht überschreitet. Über diesen Bereich hinaus verstärkt der Verstärker aber nicht mehr, sondern seine Ausgangsspannung wird konstant auf einem maximalen Wert gehalten. Diese Begrenzerschaltung kann in üblicher Weise mit einer Zener-Diode realisiert werden.

[0012] Das Ausgangssignal des Begrenzer-Verstärkers wird an einer Koppelstelle 11 in den Signalflußweg der E-Gaseinrichtung eingekoppelt.

[0013] Mit dieser Einrichtung werden periodische Schwingungen, die auf _Fahrzeuglängsdynamik-Instabilitäten zurückzuführen sind, wie es sich gezeigt hat praktisch vollständig ausgeregelt, da jede Drehzahländerung des Motors eine gegenläufige Änderung der Stellerposition sofort hervorruft, so daß das Kraftstoff-Luftgemisch im kompensierenden Sinne beeinflußt wird. - Bei Betätigung des Gaspedals 1 hingegen, die eine gewünschte Änderung der Motordrehzahl durch Beeinflussung des Kraftstoff-Luftgemischs über den Steller hervorrufen soll wirkt der Begrenzer-Verstärker 9 begrenzend, so daß kein die Motordrehzahl kompensierendes Signal über die Koppelstelle 11 in den Steller 4 eingespeist wird. Der Fahrer merkt daher praktisch nicht, daß er mit einer Einrichtung zur Herabsetzung der Fahrzeuglängsdynamik-Instabilitäten fährt.

[0014] Diese Einrichtung hat sich als besonders vorteilhaft in Verbindung mit Dieselmotoren herausgestellt, die wegen ihrer weichen Aufhängung in dem Fahrzeug und ihrer Charakteristik Fahrzeuglängsdynamik-Instabilitäten verursachen.

Ansprüche

1. Einrichtung zur Herabsetzung von Fahrzeuglängsdynamik-Instabilitäten, insbesondere Lastwechselrucken und unkontrolliertem, periodischen Gasgeben, mit Mitteln zum Verstellender Auslenkung eines Stellers des einem Verbrennungsmotor des Fahrzeugs zuzuführenden Kraftstoffluftgemisches,
dadurch gekennzeichnet ,
daß als Mittel zum Verstellenein ein elektrisches Signal der Motordrehzahl, vorzugsweise eine Spannung, differenzierendes Differenzierglied (8) sowie ein an dessen Ausgang angeschlossener Begrenzer-Verstärker (9) vorgesehen sind, dessen Ausgangssignal in die Verstellung des Stellers (5) eingreift.

2. Einrichtung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet ,
daß der Eingriff des Begrenzer-Verstärkers in die Verstellung des Stellers auf ca. 50 % des Arbeitsbereiches der Verstellung begrenzt ist.

3. Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet ,
daß zusätzlich eine Einrichtung zur elektrischen Verstellung des Stellers durch das Gaspedal vorgesehen ist, die additiv in Signalflußrichtung vor dem Steller in den Signalflußweg des Begrenzer-Verstärker-Ausgangs eingekoppelt ist.

Zeichnung