Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Herabsetzung von ungewollten Beschleunigungen in einem Fahrzeug nach der Gattung des Anspruchs 1.

Insbesondere bei Fahrzeugen mit Antrieb durch Verbrennungsmotore mit steiler Drehmoment/Drehzahl-Kennlinie und mit weicher Auslegung des Antriebsstranges - typischerweise Merkmale bei Verwendung von Dieselmotoren - können beim willkürlichen Beschleunigen durch Betätigung des Gaspedals außerdem unerwünschte periodische Beschleunigungsänderungen 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).

Um dieser unerwünschten Erscheinung abzuhelfen, hat man bereits versucht, die LängsSchwingungen des Fahrzeug/Fahrersystems dadurch zu dämpfen, daß das Gaspedal über ein Verzögerungsglied mit dem Steiler in Verbindung steht, welcher das Kraftstoff-Luftgemisch des Verbrennungsmotors steuert. Das Verzögerungsglied wurde insbesondere durch einen hydraulischen Dämpfer verwirklicht (DE-C-843 625).

Eine elektrisch wirkende Steuereinrichtung für das Kraftstoffzumeßsystem einer Brennkraftmaschine nach der DE-C2-2 751 125 begrenzt die Änderungsgeschwindigkeit des Drosselklappenöffnungswinkels abhängig von der herrschenden Drehzahl der Brennkraftmaschine. Dadurch soll die Gemischzusammensetzung verbessert und der Schadstoffausstoß verringert werden. Die Begrenzungseinrichtung ist gemäß einer Ausführungsform als rückgekoppelter Komparator-Verstärker mit einem Integrator realisiert. Eine Herabsetzung ungewollter Beschleunigungen mit der bekannten Einrichtung ist dort nicht offenbart.

Nachteilig bei diesen bekannten Dämpfungsmaßnahmen 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.

Aus der US-A-4 346 776 ist eine Einrichtung zur Beeinflussung der Drosselklappenverstellung in Abhängigkeit von der Motordrehzahl und des Ansaugdruckes unter Zwischenschaltung eines Differenziergliedes bekannt. Dabei erfolgt jedoch eine positive Rückführung des differenzierten Fahrpedal-Stellungssignals und des überlagerten Drehzahl/Geschwindigkeits-Signals auf die Drosselklappenstelleinrichtung, um das trägere Ansprechen des Fahrzeugs bei höherer Drehzahl/Geschwindigkeit auf den Beschleunigungswunsch auszugleichen. Durch die positive Rückkopplung erfolgt eine Mitkopplung, welche die hier in Rede stehenden unerwünschten Effekte noch verstärkt.

Aus der US-A-3 724 433 ist weiter eine ausfallsichere Drehzahlregelschaltung für eine stationäre Brennkraftmaschine bekannt, die einen spannungsgesteuerten Oszillator aufweist, der bei Ausfall der aus dem Drehzahlsignal gewonnenen Impulsfolge mit einer mittleren Frequenz weiterschwingt, um das Durchgehen des Motors zu vermeiden. Zur Impulsformung werden dabei in bekannter Weise nach der Verstärkung Differenzierer und Begrenzer eingesetzt.

Ferner ist es bekannt, bei der Regelung des Betriebsverhaltens von Brennkraftmaschinen, insbesondere der Gemischzusammensetzung, in aufeinanderfolgenden Arbeitstakten ein von den Schwankungen des Brennraumdruckes abhängiges Laufunruhesignal aus den Winkelgeschwindigkeitsschwankungen der Kurbelwelle zu gewinnen (US-A-4 161 162). Die dort bei der Diskussion des Standes der Technik erwähnten Frequenzfilter dienen zur Unterdrückung unerwünschter überlagerter Frequenzen und entsprechen nicht einem Amplituden-Begrenzer-Verstärker.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Einrichtung nach dem Gattungsbegriff derart weiterzubilden, daß schädliche Auswirkungen der Fahrzeuglängsdynamik-Instabilitäten unabhängig von der Angriffsstelle der Störeinflüsse wirksam vermindert, deren Parameter unkritisch einstellbar sind und welche das Ansprechverhalten des Verbrennungsmotors auf willkürliche Gaspedalbetätigung nicht spürbar verschlechtert.

Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt mit den im kennzeichnenden Teil des Hauptanspruchs angegebenen Maßnahmen.

Die Lösung beruht auf dem Prinzip, daß aus der Motordrehzahl ein geeignetes Signal abgeleitet wird, welches zu dem Steiler des Kraftstoff-Luftgemisches im Sinne einer Regelung auf minimalen Ruck des Fahrzeugs, rückgeführt 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 eine elektrische Spannung abgeleitet wird, welche anschließend differenziert und über einen Amplituden-Begrenzer-Verstärker übertragen wird.

Nach Anspruch 2 wird der Eingriff dieses Amplituden-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 Kompensation nicht nachteilig bei willkürlichen Beschleunigungs- und Verzögerungsvorgängen durch den Fahrer aus.

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.

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.

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 Amplituden-Begrenzer-Verstärker 9 zugeführt. Wie mit der in dem Begrenzer-VerstärkerBlock 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.

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

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 Amplituden-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.