DE4115903C2 - Fahrzeuggeschwindigkeitsbegrenzer - Google Patents
FahrzeuggeschwindigkeitsbegrenzerInfo
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Description
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Begrenzung
der Fahrzeuggeschwindigkeit eines von
einem Verbrennungsmotor angetriebenen
Kraftfahrzeugs gemäß dem Oberbegriff des
Patentanspruchs 1 (DE 36 31 289 A1).
Ein Fahrzeuggeschwindigkeitsbegrenzer ist eine Vorrichtung, welche die
Geschwindigkeit eines Fahrzeugs aus Gründen der Sicherheit
und der Verhinderung von Motorschäden des Fahrzeugs durch
extrem hohe Umdrehungsgeschwindigkeiten begrenzt.
Eine konventionelle Methode zur Begrenzung der
Geschwindigkeit besteht darin, die Verbrennung im Motor
während einer kontinuierlichen Zeitdauer zu unterbrechen,
die mit dem Zeitpunkt beginnt, in welchem die
Fahrzeuggeschwindigkeit einen vorgeschriebenen Wert
überschreitet; und die mit dem Zeitpunkt endet, in welchem
die Geschwindigkeit auf einen annehmbaren Wert abgesunken
ist. Die Verbrennung kann durch Unterbrechen der
Kraftstoffzufuhr an die Zylinder oder durch Unterbrechen
des der Zündspule zugeführten Stromes zum Zünden der
Zündkerzen der Zylinder unterbunden werden. Diese
konventionelle Methode ist jedoch mit einer Anzahl von
Problemen verbunden. Ein Problem besteht darin, daß wegen
der kontinuierlichen Unterbrechung bis Erreichen eines
annehmbaren Niveaus der Fahrzeuggeschwindigkeit die
Temperatur der Motorzylinder aufgrund der Kühlung durch
Einlaßluft oder Kraftstoff absinkt. Wenn daher die
Verbrennung bei Erreichen des annehmbaren Niveaus der
Fahrzeuggeschwindigkeit wieder aufgenommen wird, können die
gekühlten Zylinder durch Wäremschock beschädigt werden.
Weiter fällt bei plötzlicher Unterbrechung der Verbrennung
das Motordrehmoment abrupt auf Null, und dieser Umstand
kann eine Rüttelbewegung des Fahrzeugs erzeugen, welche den
Fahrkomfort beeinträchtigt. Zusätzlich wird bei andauernder
Unterbrechung der Verbrennung vom Motor unverbrannter
Kraftstoff in großen Mengen ausgestoßen. Der unverbrannte
Kraftstoff stellt nicht nur ein Umweltproblem dar, sondern
kann auch der Nachverbrennung unterliegen, was die
Auslaßventile und andere Teile des Motors beschädigen kann.
Die DE 30 26 423 A1 zeigt eine
Geschwindigkeitsbegrenzungsvorrichtung für Kraftfahrzeuge.
Dabei ist ein Vergaser mit einem die Kraftstoffzufuhr
beeinflussenden Stellglied versehen, das sowohl vom Fahrer
des Fahrzeugs als auch über eine elektronisch Schaltung in
Abhängigkeit von der Geschwindigkeit und der Drehzahl
betätigt werden kann.
Die DE 27 08 114 zeigt eine Drehzahlbegrenzungsvorrichtung
für Brennkraftmaschinen. Beim Erreichen einer Grenzdrehzahl
werden Zündimpulse in regelmäßigen Abständen unterbrochen.
Die DE 36 10 991 zeigt einen Geschwindigkeitsbegrenzer für
Nutzfahrzeuge. Sobald sich die Geschwindigkeit einer
Sollgeschwindigkeit nähert, wird eine zugeführte
Kraftstoffmenge gedrosselt.
Die US 4 860 849 zeigt ein System zum automatischen Begrenzen
der maximalen Geschwindigkeit eines Fahrzeugs auf ein
vorbestimmtes Maximum. Es wird ein Geschwindigkeitssignal
erzeugt und mit einem Signal verglichen, das eine vorgewählte
maximale Fahrzeuggeschwindigkeit darstellt. In Antwort auf
den Vergleich wird ein pulsbreitenmoduliertes Steuersignal
erzeugt und zur Steuerung eines Transistors verwendet, der in
Reihe zu der Zündspule geschaltet ist, um dadurch eine
intermittierende Unterbrechung des Zündsystems hervorzurufen.
Die US 4 648 366 zeigt eine periodische Unterbrechung der
Kraftstoffzufuhr zum Verringern des Kraftstoffverbrauchs.
Die DE 36 31 289 A1 zeigt eine Vorrichtung zum Begrenzen der
Geschwindigkeit eines Fahrzeugs, wobei ein Signal, das der
Fahrzeuggeschwindigkeit entspricht, einer Steuerschaltung zum
Antreiben des Fahrzeugs zugeführt wird. Weiterhin ist
gezeigt, daß auch ein (zweites) Signal, das der
Umdrehungsgeschwindigkeit des Motors entspricht, der
Steuerschaltung zugeführt wird, wobei dieses (zweite) Signal
zum Begrenzen der Geschwindigkeit des Fahrzeugs verwendet
wird, wenn das erste Signal fehlerhaft ist.
Ausgehend von einem Stand der Technik, wie er beispielsweise
aus der DE 36 31 289 A1 bekannt ist, liegt der Erfindung die
Aufgabe zugrunde, die bekannte Vorrichtung zum Begrenzen
einer Geschwindigkeit derart weiterzubilden, daß ein Ausfall
oder Fehler bei einem Fahrzeuggschwindigkeitssensor erfaßt
werden kann.
Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Patentanspruchs 1
gelöst. Die Unteransprüche zeigen vorteilhafte
Weiterbildungen der Erfindung.
Nachfolgend wird eine Ausführungsform der Erfindung anhand der Figuren
näher erläutert.
Fig. 1 stellt ein Blockschaltbild zur Veranschaulichung
eines Geschwindigkeitsbegrenzers
dar;
Fig. 2 stellt ein Wellenformdiagramm des während das
Betriebes des in Fig. 1 dargestellten Geschwindigkeitsbegrenzers
an die Zündspule
angelegten Signals dar; und
Fig. 3 bis 6 stellen Flußdiagramme der verschiedenen
Betriebsweisen des in Fig. 1 dargestellten Geschwindigkeitsbegrenzers
dar.
Fig. 1 stellt ein Blockdiagramm einer Ausführungsform eines
Geschwindigkeitsbegrenzers
dar, der bei einem nicht dargestellten Kraftfahrzeug angewendet
wird, das mit einem nicht dargestellten
Mehrzylinderverbrennungsmotor ausgestattet ist. Die
Ausführungsform umfaßt einen konventionellen
Fahrzeuggeschwindigkeitssensor 1 zum Messen der
Fahrzeuggeschwindigkeit und zum Erzeugen eines
entsprechenden Ausgangssignals. Es kann jeder beliebige
Fahrzeuggeschwindigkeitssensor verwendet werden, wie etwa
ein solcher, der die Umdrehungsgeschwindigkeit der
Antriebswelle des Fahrzeugs mißt, oder ein
Radgeschwindigkeitssensor, der in einem
Brems-Antiblockiersystem zur Erfassung der
Umdrehungsgeschwindigkeit der Fahrzeugräder verwendet wird.
Ein konventioneller Motorumdrehungssensor 2 erfaßt die
Umdrehung des Motors und erzeugt ein entsprechendes
Ausgangssignal, das die Motorumdrehungsgeschwindigkeit
anzeigt. Das Kraftfahrzeug ist weiter mit einer Vielzahl anderer
Sensoren 3 zur Erfassung verschiedener Betriebszustände des
Motors und des Fahrzeugs sowie zur Erzeugung entsprechender
Ausgangssignale ausgerüstet. Beispiele für typische
Betriebszustände, die durch die anderen Sensoren 3 erfaßt
werden, sind die Gangeinstellung des Getriebes des
Fahrzeugs, der Öffnungsgrad des Drosselventils des Motors,
der Betriebszustand der Bremsen, die Kraftstofftemperatur,
und die Motorzylindertemperatur.
Die vom Fahrzeuggeschwindigkeitssensor 1, vom
Motorumdrehungssensor 2 und von den anderen Sensoren 3
gelieferten Ausgangssignale werden über eine Schnittstelle
4 an eine Steuereinheit 10 geliefert. Aufgrund dieser
Ausgangssignale erzeugt die Steuereinheit 10 ein
Steuersignal C für einen Ausgangstreiber 5, der ein
Betätigungsglied 6 steuert, welches einen Betriebsparameter
des Motors oder des Fahrzeugs steuert. Bei der vorliegenden
Ausführungsform umfaßt das Betätigungsglied 6 eine
Zündspule zur Lieferung des Stromes an die Zündkerzen des
Motors. Es können aber auch verschiedene andere
Betätigungsglieder verwendet werden, wie etwa
Kraftstoffeinspritzdüsen für den Motor, oder ein Motor
zum Öffnen und Schließen des Drosselventils des
Verbrennungsmotors, oder ein Bremsbetätigungsglied zur
Betätigung der Bremsen des Fahrzeugs.
Die Steuereinheit 10 umfaßt üblicherweise einen
Mikrocomputer mit einer Zentraleinheit (CPU) und
verschiedenen Speichern. Falls die von den Sensoren 1 bis 3
gelieferten Ausgangssignale Analogsignale sind, weist die
Steuereinheit 10 üblicherweise einen A/D-Umsetzer auf; und
falls die Signale Wechselstromsignale mit einer Frequenz
sind, die der zu messenden Größe entspricht, umfaßt die
Steuereinheit 10 auch einen Frequenz-Spannungsumsetzer.
Falls es sich bei den Sensoren 1 bis 3 um Codierer oder
dergleichen handelt, welche digitale Ausgangssignale
erzeugen, entfallen der A/D-Umsetzer sowie der
Frequenz-Spannungsumsetzer, so daß die Kosten für die
Steuereinheit 10 verringert werden können. Gleichzeitig
werden ihre Resistenz gegen äußere Störsignale sowie ihre
Genauigkeit erhöht.
Auf der Basis der von den Sensoren 1 bis 3 gelieferten
Ausgangssignale ermittelt die Steuereinheit 10, ob die
Geschwindigkeit des Fahrzeugs eine vorgeschriebene
Geschwindigkeit überschreitet. Falls die
Fahrzeuggeschwindigkeit die vorgeschriebene Geschwindigkeit
Überschreitet, erzeugt die Steuereinheit 10 das für die
Ansteuerung des Betätigungsgliedes 6 benötigte Steuersignal
C, wodurch die Fahrzeuggeschwindigkeit nach und nach
verringert wird.
Bei der vorliegenden Erfindung können verschiedene Methoden
zum Verlangsamen des Fahrzeugs verwendet werden, wenn die
Steuereinheit 10 feststellt, daß sich das Fahrzeug
schneller als die vorgeschriebene Geschwindigkeit bewegt.
Eine Methode besteht darin, das "Verbrennungsverhältnis"
des Motors zu verringern. Das Verbrennungsverhältnis drückt
den prozentualen Zeitanteil des Motorbetriebs aus, während
dessen Ablauf im Motor eine Verbrennung stattfindet. Wenn
alle Zylinder korrekt arbeiten, besitzt das
Verbrennungsverhältnis normalerweise den Wert 100, weil die
Verbrennung über eine Dauer von 100% der Betriebszeit
stattfindet. Wenn aber die Verbrennung periodisch
unterbunden wird, fällt das Verbrennungsverhältnis unter
100%. Bei einem konventionellen Fahrgeschwindigkeitsbegrenzer wird, wenn die
Fahrzeuggeschwindigkeit eine vorgeschriebene
Geschwindigkeit überschreitet, das Verbrennungsverhältnis
auf 0% eingestellt, das heißt, die Verbrennung wird
kontinuierlich solange unterbunden, bis die
Fahrzeuggeschwindigkeit unter die vorgeschriebene
Geschwindigkeit abfällt, wobei sich der Motor deutlich
abkühlt und das Motordrehmoment auf Null zurückgeht. Bei
der vorliegenden Erfindung wird das Verbrennungsverhältnis
auf einen Wert zwischen 0 und 100% verringert, so daß
anstelle der andauernden Unterbrechung die Verbrennung nur
periodisch, für kurze Zeitintervalle, unterbunden wird, mit
der Folge, daß sich der Motor während der Intervalle, in
denen keine Verbrennung stattfindet, nicht abkühlt und das
Motordrehmoment nur zum Teil verringert wird.
Eine Methode zur Anpassung des Verbrennungsverhältnisses
besteht darin, die Zündspule des Fahrzeuges so zu steuern,
daß der den Zündkerzen des Motors zugeführte Strom
unterbrochen wird. Fig. 2 veranschaulicht das
Wellenformdiagramm der der Zündspule des Fahrzeugs durch
den Ausgangstreiber 5 zugeführten Zündimpulse, wenn die
Steuereinheit 10 das Fahrzeug abbremst. Jeder Impuls
veranlaßt die Zündspule, in einem Zylinder des Motors eine
Zündung herbeizuführen. Die durchgezogenen Linien
kennzeichnen die durch den Ausgangstreiber 5 aktuell
erzeugten Zündimpulse, während die gestrichelten Linien
Impulse wiedergeben, die erzeugt werden würden, falls das
Verbrennungsverhältnis 100% beträgt, die aber nicht erzeugt
werden, wenn das Verbrennungsverhältnis zum Abbremsen des
Fahrzeugs verringert wird. Ti bezeichnet eine vorbestimmte
Zeitdauer, wie etwa 100 msec, während Ts die Zeitdauer
innerhalb der Zeitdauer Ti bezeichnet, während der die
Zylinder gezündet werden. Das Verbrennungsverhältnis ist
durch das Verhältnis Ts/Ti definiert. Im vorliegenden
Beispiel beträgt Ts ungefähr 50 msec, so daß das
Kraftstoffverhältnis gleich 50% ist. Je höher das
Kraftstoffverhältnis ist, umso größer ist der zeitliche
Prozentanteil, bei dem im Motor eine Verbrennung
stattfindet, und umso größer ist die Ausgangsleistung des
Motors.
Das Verbrennungsverhältnis wird durch die Steuereinheit 10
auf der Basis einer Anzahl von Faktoren bestimmt, wie etwa
durch den Betrag, um welchen die Fahrzeuggeschwindigkeit
die vorgeschriebene Geschwindigkeit übersteigt, oder durch
die Motorladung (angezeigt durch die Drosselventilöffnung).
Je größer der Betrag ist, um den die Motorgeschwindigkeit
die vorgeschriebene Geschwindigkeit überschreitet, um so
kleiner ist der Wert, auf den das Verbrennungsverhältnis
eingestellt wird, mit dem Ziel, die Fahrzeuggeschwindigkeit
schneller zu verringern. Wenn der Unterschied zwischen der
Fahrzeuggeschwindigkeit und der vorgeschriebenen
Geschwindigkeit klein wird, das Verbrennungsverhältnis
auf einen relativ großen Wert eingestellt, um den Motor am
Nachhinken aufgrund der Rückkopplungssteuerung zu hindern.
Je größer die Motorladung ist, umso größer ist der Wert,
auf den das Verbrennungsverhältnis eingestellt wird, um
Schüttelbewegungen des Fahrzeuges zu verhindern, wenn das
Motordrehmoment abnimmt. Die Beziehung zwischen dem
Verbrennungsverhältnis und den verschiedenen vorerwähnten
Faktoren kann im voraus in einem Speicher der Steuereinheit
10 gespeichert werden, wobei das Verbrennungsverhältnis in
einer Tabellendurchmusterungsoperation ermittelt werden
kann.
Um die Zylinder am übertriebenen Abkühlen während der
Unterbrechungszeiten der Verbrennung zu hindern, darf die
Verbrennung in einem beliebigen Zylinder des Motors nicht
länger als eine vorbestimmte Zeitdauer unterbunden werden.
Diese vorgeschriebene Zeitdauer hängt von Faktoren wie etwa
der aktuellen Motorbetriebstemperatur, und dergleichen, ab.
Die Steuereinheit 10 steuert die Zündspule derart, daß
innerhalb einer Periode von Ti Sekunden die Zylinder
während einer Periode von Ts Sekunden zünden und dann
während eines Intervalls von (Ti - Ts) Sekunden am Zünden
gehindert werden. Am Ende einer einzelnen Periode von Ti
Sekunden beginnt eine neue Periode von Ti Sekunden, und die
Steuereinheit 10 wiederholt die Prozedur der Zulassung der
Verbrennung während eines Intervalls von Ts Sekunden sowie
die Verhinderung der Verbrennung während einer Periode von
(Ti - Ts) Sekunden.
Bei der vorliegenden Erfindung wird die Verbrennung nur für
kurze Zeitperioden unterbunden, so daß die Zylinder keinen
Wärmeschock erleiden, wenn die Verbrennung wieder einsetzt.
Darüber hinaus wird vom Motor kein unverbrannter Kraftstoff
kontinuierlich ausgestoßen, so daß eine Beschädigung durch
Nachverbrennung vermieden wird. Weiter wird trotz des
Umstandes, daß das Motordrehmoment während der Zeitperioden
(Ti - Ts) der Unterbrechung der Verbrennung
auf Null zurückgeht, das Motordrehmoment im Mittel über
eine Anzahl von Motorumdrehungen nur zum Teil unter dem
beim Verbrennungsverhältnis von 100% bestehenden Wert
zurückgeht, da die Unterbrechungszeiten sehr kurz sind. Das
Fahrzeug ist daher keinen Schüttelbewegungen ausgesetzt,
wenn die Geschwindigkeitsbegrenzung einsetzt, so daß der
Fahrkomfort des Fahrzeuges nicht beeinträchtigt wird.
Fig. 3 stellt ein Flußdiagramm zur Veranschaulichung eines
Betriebsmodus der in Fig. 1 dargestellten Ausführungsform
der Erfindung dar, wobei das Verbrennungsverhältnis durch
Steuern der Zündzeiten der Zylinder angepaßt wird. In
Schritt S1 erfaßt die Steuereinheit 10 verschiedene
Betriebsbedingungen des Fahrzeuges auf der Basis der von
den Sensoren 1 bis 3 gelieferten Eingangssignale. In
Schritt S2 berechnet die Steuereinheit 10 die
Motorumdrehungsgeschwindigkeit auf der Basis des vom
Motorumdrehungssensor 2 gelieferten Ausgangssignals und
stellt fest, ob die Motorumdrehungsgschwindigkeit größer
als eine vorbestimmter erster Wert K1 ist, oder diesem Wert
entspricht. Der erste Wert K1 entspricht einer gewünschten
maximalen Fahrzeuggeschwindigkeit, wenn die
Kraftübertragung des Fahrzeuges im größten Gang erfolgt.
Ist die Motorumdrehungsgeschwindigkeit kleiner als der
erste Wert K1, braucht die Fahrzeuggeschwindigkeit nicht
verringert zu werden, so daß ein Rücksprung ohne Änderung
des Verbrennungsverhältnisses durchgeführt wird. Ist jedoch
die Motorumdrehungsgeschwindigkeit größer als der erste
Wert K1 bzw. gleich groß mit muß die
Motorausgangsleistung verringert werden, um die
Fahrzeuggeschwindikeit herbzusetzen. Demgemäß berechnet
die Steuereinheit 10 im Schritt S3 ein passendes
Verbrennungsverhältnis auf der Basis der vorliegenden
Motorumdrehungsgeschwindigkeit und anderer
Betriebsbedingungen des Fahrzeugs. In Schritt S4 erzeugt
die Steuereinheit 10 ein Steuersignal C, woraufhin der
Ausgangstreiber 5 als Antwort das Betätigungsglied 6 (die
Zündspule) derart steuert, daß das in Schritt S3 berechnete
Verbrennungsverhältnis erreicht wird. Und dann erfolgt ein
Rücksprung.
Die in Fig. 3 dargestellte Operationsfolge wird von der
Steuereinheit 10 in vorbestimmten Intervallen wiederholt.
Bei dem in Fig. 3 dargestellten Betriebsmodus wird die
Fahrzeuggeschwindigkeit nur dann begrenzt, wenn die
Motorumdrehungsgeschwindigkeit einen Wert überschreitet,
der dem Arbeiten des Fahrzeuggetriebes im höchsten Gang
entspricht. Es ist jedoch oft erwünscht, die
Motorausgangsleistung zu begrenzen, wenn die
Kraftübertragung des Fahrzeugs in den unteren Gängen
erfolgt. Fig. 4 stellt ein Flußdiagramm zur
Veranschaulichung eines anderen Betriebsmodus der
Ausführungsform der Fig. 1 dar, bei der die
Fahrzeuggeschwindigkeit auf verschiedene Niveaus in
Abhängigkeit von der gegebenen Gangeinstellung des
Getriebes begrenzt wird. Fig. 4 stellt die Betriebsweise
für ein Fahrzeuggetriebe mit vier Vorwärtsgeschwindigkeiten
dar, wobei die Anzahl der Gänge des Getriebes nicht wichtig
ist.
In Schritt S10 berechnet die Steuereinheit 10 das
Verhältnis X der Fahrzeuggeschwindigkeit zur
Motorumdrehungsgeschwindigkeit auf der Basis der vom
Fahrzeuggeschwindigkeitssensor 1 und vom
Motorumdrehungssensor 2 gelieferten Ausgangssignale. Dieses
Verhältnis ist dem Untersetzungsverhältnis des Getriebes im
aktuell eingestellten Gang proportional. In den Schritten
S11 bis S15 bestimmt die Steuereinheit 10 die
Gangeinstellung des Getriebes dadurch, daß sie nacheinander
überprüft, ob das Verhältnis X dem Wert X1 (dem Wert von X
im Falle, daß die Kraftübertragung im ersten Gang erfolgt)
X2 (dem Wert von X im Falle, daß die Kraftübertragung im
zweiten Gang erfolgt) oder X3 (dem Wert von X im Falle, daß
die Kraftübertragung im dritten Gang erfolgt) entspricht
Falls X einem der Werte X1 bis X3 enspricht, wird in den
Schritten S12, S14 oder S16 der erste Wert K1 (die Grenze
der Motorumdrehungsgeschwindigkeit) auf die Werte R1, R2
oder R3 entsprechend jeweils dem ersten, zweiten oder
dritten Gang eingestellt. Falls sich in den Schritten S11
bis S15 herausstellt, daß die Gangeinstellung keinem der
Gänge eins bis drei entspricht, arbeitet das Getriebe folglich
im vierten Gang, so daß in Schritt S17
der erste Wert K1 auf einen Wert R4 entsprechend dem
vierten Gang eingestellt wird. In Schritt S18 wird
ermittelt, ob die Motorumdrehungsgeschwindigkeit größer
oder gleich dem ersten Wert K1 ist. Ist das nicht der Fall,
erfolgt ein Rücksprung. Falls die
Motorumdrehungsgeschwindigkeit den ersten Wert K1
Überschreitet, wird in Schritt S19 das
Verbrennungsverhältnis in der gleichen Weise geregelt, wie
in bezug auf Fig. 3 beschrieben wurde, nämlich in Richtung
auf eine Verringerung der Motorausgangsleistung und der
Fahrzeuggeschwindigkeit. Dann erfolgt der Rücksprung.
Der vorliegende Betriebsmodus liefert die gleichen Vorteile
wie der Betriebsmodus der Fig. 3, unabhängig von der
Gangeinstellung, in der das Getriebe des Fahrzeugs arbeitet.
Falls sich unter den anderen Sensoren 3 ein Sensor
befindet, der die aktuelle Gangeinstellung des Getriebes
erfaßt, kann die Steuereinheit 10 die Gangeinstellung
direkt aus dem Ausgangssignal bestimmen und den ersten Wert
K1 auf den passenden Wert einstellen, ohne das Verhältnis X
gemäß Schritt S10 zu berechnen bzw. gemäß den Schritten
S11, S13 und S15 durchzuführen.
Anstatt das Verbrennungsverhältnis durch Steuern der
Zeitintervalle Ti und Ts einzuregeln, kann die
Steuereinheit 10 die Zündimpulse zählen und das Verhältnis
der aufeinanderfolgenden erzeugten Zündimpulse mit der
Anzahl der aufeinanderfolgenden nicht erzeugten Zündimpulse
vergleichen, um das gleiche Verbrennungsverhältnis zu
erreichen.
Bei den in den Fig. 3 und 4 dargestellten Betriebsmodi ist
das Betätigungsglied 6 eine Zündspule und die Steuereinheit
10 stellt das Verbrennungsverhältnis durch Unterbrechen des
Stromes zur Zündspule ein. Falls demgegenüber das
Betätigungsglied 6 eine Vielzahl von
Kraftstoffeinspritzdüsen des Motors umfaßt, kann die
Steuereinheit 10 das Verbrennungsverhältnis dadurch regeln,
daß sie periodisch die Kraftstoffeinspritzdüsen während
kurzer Intervalle an der Kraftstoffversorgung des Motors
hindert. Bezugnehmend auf Fig. 2 kann die Steuereinheit 10
in jeder Periode von Ti Sekunden Kraftstoff während eines
Intervalls von Ts Sekunden durch Ansteuern der
Kraftstoffdüsen den Zylindern zuführen und dann die
Kraftstoffversorgung während einer Dauer von (Ti - Ts)
Sekunden durch Unterlassen der Ansteuerung der
Kraftstoffdüsen unterbrechen. Das Verbrennungsverhältnis
Ts/Ti kann auf der Basis der gleichen Faktoren bestimmt
werden wie in dem Falle, daß es durch Unterbrechen der
Stromzufuhr an die Zündkerzen gesteuert wird.
Es ist weiter möglich, gleichzeitig sowohl den Betrieb der
Zündspule, als auch der Kraftstoffeinspritzdüsen zu
unterbrechen, falls die Verbrennung unterbunden werden
soll, so daß im Falle, daß kein Zündfunke in einem
gegebenen Zylinder erzeugt wird, kein Kraftstoff an den
betreffenden Zylinder geliefert wird. Dieses Vorgehen kann
die Menge an unverbranntem Kraftstoff verringern, der vom
Motor ausgestoßen wird.
Wie oben erwähnt, ist das Betätigungsglied 6 nicht auf eine
Vorrichtung zur Steuerung des Verbrennungsverhältnisses des
Motors beschränkt. Beispielsweise kann es sich auch um ein
Bremsbetätigungsglied handeln, das die Bremsen betätigt;
oder es kann sich um einen Drosselventilsteuermotor
handeln, der den Öffnungsquerschnitt des Drosselventils
verringert, wenn die Steuereinheit 10 feststellt, daß die
Fahrzeuggeschwindigkeit die vorgeschriebene Geschwindigkeit
überschreitet. Weiter können auch mehrere
Betätigungsglieder zur gleichen Zeit eingesetzt werden.
Beispielsweise kann ein Betätigungsglied 6 in Gestalt einer
Zündspule in Kombination mit einem Betätigungsglied 6 in
Gestalt eines Bremsauslösers verwendet werden. In diesem
Falle kann die Steuereinheit 10 das Fahrzeug gleichzeitig
durch Verkleinern des Verbrennungsverhältnisses und durch
Anlegen der Bremsen verlangsamen.
Bei den in den Fig. 3 und 4 dargestellten Betriebsmodi wird
die Fahrzeuggeschwindigkeit auf der Basis der
Motorumdrehungsgeschwindigkeit bestimmt, wie sie durch den
Motorumdrehungssensor 2 angezeigt wird. Die
Fahrzeuggeschwindigkeit kann auch durch den
Fahrzeuggeschwindigkeitssensor 1 erfaßt werden, jedoch ist
es vorteilhaft, hierzu den Motorumdrehungssensor 2 zu
verwenden, da Motorumdrehungssensoren gewöhnlich
langlebiger und weniger störanfällig sind als
Fahrzeuggeschwindigkeitssensoren. Es gibt allerdings Fälle,
in denen der Motorumdrehungssensor 2 für die Erfassung der
Fahrzeuggeschwindigkeit ungeeignet ist. Beispielsweise gibt
die Motorumdrehungsgeschwindigkeit nicht die
Fahrzeuggeschwindigkeit in einem Übergangsbetriebszustand
wieder, wie beispielsweise in dem Falle, daß die Kupplung
des Fahrzeugs unmittelbar nach dem Gangwechsel nur
teilweise greift und zwischen der und der Antriebs- und der
Abtriebs-Welle des Getriebes ein Schlupf besteht.
Weiter kann der Motorumdrehungssensor 2 fehlerhaft arbeiten
und die Fahrzeuggeschwindigkeit selbst
während des Beharrungsbetriebszustandes nicht mehr erfassen.
Daher ist es
in bezug auf die Steuereinheit 10 wünschenswert, daß sie im
Falle des Unwirksamwerdens des Motorumdrehungssensors 2,
sei es infolge der Fahrzeugbetriebsbedingungen, sei es bei
einer Störung, die Fahrzeuggeschwindigkeit auf der Basis
des von einem anderen der Sensoren gelieferten
Ausgangssignals bestimmt.
Fig. 5 stellt ein Flußdiagramm eines Betriebsmodus der
Ausführungsform der Erfindung gemäß Fig. 1 dar, bei dem die
Steuereinheit 10 normalerweise das Ausgangssignal des
Motorumdrehungssensors 2 benutzt, um die
Fahrzeuggeschwindigkeit zu bestimmen, jedoch das
Ausgangssignal des Fahrzeuggeschwindigkeitssensors 1
heranzieht, wenn sich der Motorumdrehungssensor 2 als
ungeeignet erweist.
Im Schritt S20 erfaßt die Steuereinheit 10 einen
Betriebszustand des Fahrzeugs, der auf den Eingabesignalen
der Sensoren 1 bis 3 beruht. In Schritt S21 bestimmt die
Steuereinheit 10 auf der Basis des erfaßten
Betriebszustandes, ob sich das Fahrzeug in einem
Beharrungsbetriebszustand befindet, bei dem der
Motorumdrehungssensor 2 die Fahrzeuggeschwindigkeit richtig
wiedergibt. Diese Bestimmung kann beispielsweise aufgrund
eines Gangwechsels im Getriebe erfolgen. Falls der
Fahrzeugbetriebszustand der Beharrungszustand ist,
vergleicht in Schritt S22 die Steuereinheit 10 die
Motorumdrehungsgeschwindigkeit mit dem ersten Wert K1. Ist
die Motorumdrehungsgeschwindigkeit kleiner als der erste
Wert K1, erfolgt ein Rücksprung, während wenn sie größer
oder gleich dem ersten Wert K1 ist, die Steuereinheit 10 in
Schritt S24 einen Betriebsparameter des Fahrzeugs, wie etwa
das Verbrennungsverhältnis, den Drosselquerschnitt oder
den Bremsdruck in Richtung auf eine Verringerung der
Fahrzeuggeschwindigkeit. Falls in Schritt S21 festgestellt
wird, daß der Fahrzeugbetriebszustand ein Übergangszustand
ist, wie dies etwa bei nur halb greifender Kupplung der
Fall ist, benutzt die Steuereinheit 10 das vom
Fahrzeuggeschwindigkeitssensor 1 gelieferte Ausgangssignal
als Anzeige für die Fahrzeuggeschwindigkeit; und in Schritt
S23 entscheidet die Steuereinheit 10 darüber, ob die
Fahrzeuggeschwindigkeit größer oder gleich dem zweiten Wert
K2 ist. (Die Fahrzeuggeschwindigkeit K2 entspricht einer
Motorumdrehungsgeschwindigkeit K1). Falls die
Fahrzeuggeschwindigkeit kleiner als der zweite Wert K2 ist,
erfolgt ein Rücksprung des Programms; während wenn die
Fahrzeuggeschwindigkeit größer oder gleich dem zweiten Wert
K2 ist, steuert in Schritt S24 die Steuereinheit 10 einen
Betriebsparameter in der Weise, daß die
Fahrzeuggeschwindigkeit verringert wird. Danach erfolgt ein
Rücksprung. Bei dem in Fig. 5 dargestellten Betriebsmodus
bestimmt die Steuereinheit 10 die Fahrzeuggeschwindigkeit
unter Benutzung des Fahrzeuggeschwindigkeitssensors 1 nur
im Falle, daß das Fahrzeug sich nicht in
Dauerbetriebszustand befindet. Falls jedoch der Schritt S21
durch einen Schritt ersetzt wird, bei dem die Steuereinheit
10 ermittelt, ob der Motorumdrehungssensor 2 korrekt
arbeitet oder nicht, kann der vorliegende Betriebsmodus so
abgeändert werden, daß die Steuereinheit 10 die
Fahrzeuggeschwindigkeit dann über den Motorumdrehungssensor
2 feststellt, wenn der Motorumdrehungssensor 2 normal
arbeitet; und daß die Einheit die Fahrzeuggeschwindigkeit
immer dann über dem Fahrzeuggeschwindigkeitssensor 1
ermittelt, wenn der Motorumdrehungssensor 2 fehlerhaft
arbeitet.
Fig. 6 stellt ein Flußdiagramm zur Veranschaulichung eines
weiteren Betriebsmodus der Ausführungsform der Erfindung
gemäß Fig. 1 dar. Bei diesem Betriebsmodus bestimmt die
Steuereinheit 10 die Fahrzeuggeschwindigkeit normalerweise
auf der Basis des Ausgangssignals des
Fahrzeuggeschwindigkeitssensors 1 und die
Fahrzeuggeschwindigkeit auf der Basis des Ausgangssignals
des Motorumdrehungssensors 2 immer dann, wenn der
Fahrzeuggeschwindigkeitssensor 1 fehlerhaft arbeitet. Ein
fehlerhaftes Arbeiten des Fahrzeuggeschwindigkeitssensors 1
liegt immer dann vor, wenn das Verhältnis X der
Fahrzeuggeschwindigkeit (angezeigt durch den
Fahrzeuggeschwindigkeitssensor 1) zur
Motorumdrehungsgeschwindigkeit (angezeigt durch den
Motorumdrehungssensor 2) außerhalb eines vorbestimmten
Bereiches liegt. Die Obergrenze des vorgeschriebenen
Bereiches für X wird durch das Untersetzungsverhältnis des
Getriebs im hohen Gang bestimmt, während die Untergrenze
durch das Untersetzungsverhältnis des Getriebes im
niedrigen Gang bestimmt ist. Falls X außerhalb dieses
Bereiches fällt bedeutet dies, daß entweder der
Fahrzeuggeschwindigkeitssensor 1, oder der
Motorumdrehungssensor 2 fehlerhaft arbeitet. Da beim
Fahrzeuggeschwindigkeitssensor 1 die
Versagerwahrscheinlichkeit größer als beim
Motorumdrehungssensor 2 ist wird angenommen, daß der
Fahrzeuggeschwindigkeitssensor 1 defekt ist.
In Schritt S30 berechnet die Steuereinheit 10 das
Verhältnis X auf der Basis der vom
Fahrzeuggeschwindigkeitssensor 1 und vom
Motorumdrehungssensor 2 gelieferten Ausgangssignale. In
Schritt S31 stellt sie fest, ob das Verhältnis X innerhalb
des vorgeschriebenen Bereiches liegt. Ist das der Fall,
wird der Fahrzeuggeschwindigkeitssensor 1 als einwandfrei
angesehen, so daß in Schritt S32 ermittelt wird, ob die vom
Fahrzeuggeschwindigkeitssensor 1 angezeigte
Fahrzeuggeschwindigkeit größer oder gleich dem zweiten Wert
K2 ist. Ist die Fahrzeuggeschwindigkeit kleiner als der
zweite Wert K2, erfolgt ein Rücksprung, während wenn sie
größer oder gleich dem zweiten Wert K2 ist, steuert in
Schritt S34 die Steuereinheit 10 einen
Motorbetriebsparameter wie etwa das Verbrennungsverhältnis,
die Drosselventilöffnung, oder den Bremsdruck, derart, daß
die Fahrzeuggeschwindigkeit verringert wird. Falls sich in
Schritt S31 ergibt, daß das Verhältnis X außerhalb des
vorgeschriebenen Bereiches fällt, wird entschieden, daß der
Fahrzeuggeschwindigkeitssensor 1 fehlerhaft arbeitet, so
daß die Steuereinheit 10 das vom Motorumdrehungssensor 2
gelieferte Ausgangssignal als Angabe der
Fahrzeuggeschwindigkeit verwendet und in Schritt S33
ermittelt, ob die Motorumdrehungsgeschwindigkeit größer
oder gleich dem ersten Wert K1 ist. Falls die
Motorgeschwindigkeit kleiner als der erste Wert K1 ist,
erfolgt ein Rücksprung, während wenn die
Motorgeschwindigkeit größer oder gleich dem ersten Wert K1
ist, die Steuereinheit 10 in Schritt S34 ein
Betriebsparameter steuert derart, daß die
Fahrzeuggeschwindigkeit verringert wird. Danach erfolgt ein
Rücksprung.
Der erste Wert K1 kann entweder ein konstanter Wert
entsprechend dem Betrieb der Kraftübertragung im höchsten
Gang sein (wie im Falle des Betriebsmodus der Fig. 3), oder
er kann ein Wert sein, der sich der Größe nach entsprechend
dem Gang ändert, in welchem die Kraftübertragung aktuell
erfolgt (wie im Falle des Betriebsmodus der Fig. 4).
Entsprechend kann der zweite Wert K2 entweder ein
konstanter Wert sein oder ein Wert, der sich entsprechend
der Gangeinstellung ändert.
Das Verhältnis X hat für jede Gangeinstellung des Getriebes
einen eigenen Wert. Daher kann anstelle der in Schritt S31
erfolgenden Feststellung, ob X in einen vorbestimmten
Bereich fällt, festgestellt werden, ob X einem der
Eigenwerte entspricht. Ist dies der Fall und entspricht der
Wert dem Gang, in welchem die Kraftübertragung aktuell
stattfindet, arbeitet der Fahrzeuggeschwindigkeitssensor 1
korrekt.
Bei den oben beschriebenen Betriebsmodi benutzt die
Steuereinheit das Ausgangssignal entweder des
Fahrzeuggeschwindigkeitssensors 1 oder des
Motorumdrehungssensors 2, um die Fahrzeuggeschwindigkeit
während des Normalbetriebs zu bestimmen. Es ist aber auch
möglich, das Ausgangssignal eines der anderen Sensoren 3
zur Bestimmung der Fahrzeuggeschwindigkeit während des
Normalbetriebs heranzuziehen und einen der Sensoren 1 und 2
dann zu benutzen, wenn der andere Sensor 3 fehlerhaft
arbeitet. Beispielsweise kann sich unter den anderen
Sensoren 3 ein Bodengeschwindigkeitssensor befinden, der
die Bodengeschwindigkeit des Fahrzeugs unter Verwendung von
Ultraschallwellen direkt erfaßt. Der
Bodengeschwindigkeitssensor kann unter normalen Bedingungen
verwendet werden. Wenn die Steuereinheit 10 feststellt, daß
der Bodengeschwindigkeitssensor fehlerhaft arbeitet oder
ungeeignet ist (beispielsweise wenn die Straßenoberfläche
extrem rauh ist), kann die Steuereinheit 10 das vom
Fahrzeuggeschwindigkeitssensor 1 gelieferte Ausgangssignal,
zur Bestimmung der Fahrzeuggeschwindigkeit heranziehen. Das
Versagen des Bodengeschwindigkeitssensors kann erfaßt
werden durch die Feststellung, ob das Verhältnis der
Bodengeschwindigkeit (wie durch den
Bodengeschwindigkeitssensor angezeigt) zur
Motorumdrehungsgeschwindigkeit (wie durch den
Motorumdrehungssensor 2 angezeigt) außerhalb eines
vorbestimmten Bereiches fällt. Da der Motorumdrehungssensor
2 äußerst zuverlässig ist, wird das Verhältnis als
außerhalb des vorgeschriebenen Bereiches fallend nur dann
angesehen, wenn der Bodengeschwindigkeitssensor fehlerhaft
arbeitet. Falls anschließend der
Fahrzeuggeschwindigkeitssensor 1 fehlerhaft arbeitet, kann
die Steuereinheit 10 zur Bestimmung der
Fahrzeuggeschwindigkeit auf den Motorumdrehungssensor 2
umschalten.
Der zweite Wert K2, d. h., die Fahrzeuggeschwindigkeit, bei
der die Steuereinheit 10 mit dem Begrenzen eines
Betriebsparameters des Kraftfahrzeugs beginnt, hängt vom Zweck
ab, für den der Geschwindigkeitsregler verwendet werden
soll. Falls der Zweck in erster Linie darin besteht, das
Fahrzeug am Fahren mit einer Geschwindigkeit zu hindern,
die einen Motorschaden verursachen kann, wird der zweite
Wert K2 auf ein Niveau eingestellt, das einer sehr hohen
Motorgeschwindigkeit für jede Gangstufe des Getriebes
entspricht. Die passende maximale Fahrzeuggeschwindigkeit
bei jedem Gang kann im voraus aus der Motorkennlinie, den
Untersetzungsverhältnissen des Getriebes und des
Differentials und aus der Größe der Reifen des Kraftfahrzeuges
bestimmt und im Speicher der Steuereinheit 10 zur Zeit der
Herstellung gespeichert werden. Der Geschwindigkeitsbegrenzer
gemäß der vorliegenden Erfindung ist jedoch nicht auf den
Einsatz bei hohen Fahrzeuggeschwindigkeiten oder hohen
Motorgeschwindigkeiten beschränkt, sondern kann auch zur
Begrenzung der Geschwindigkeit eines Kraftfahrzeugs auf niedrige
Geschwindigkeiten wie etwa 25 bis 30 mph (Meilen/Stunde)
verwendet werden. Daher ist er zur Verbindung von
Situationen von Nutzen, bei denen ein Kraftfahrzeug schneller
als mit der gesetzlich vorgeschriebenen Geschwindigkeit
fährt. Da sich die gesetzlich vorgeschriebene
Geschwindigkeitsgrenze von Ort zu Ort ändert, sollte die
Steuereinheit 10, falls der Geschwindigkeitsbegrenzer zur
Vermeidung der Überschreitung der gesetzlichen
Geschwindigkeitsgrenze durch das Kraftfahrzeug verwendet wird,
mit eine Eingabevorrichtung ausgerüstet werden, die es dem
Fahrer des Kraftfahrzeugs erlaubt, die aktuelle gesetzliche
Geschwindigkeitsgrenze in einen Speicher der Steuereinheit
10 einzugeben, wobei die Steuereinheit 10 die vom Fahrer
eingegebene Geschwindigkeit als den zweiten Wert K2
verwenden kann.
Claims (8)
1. Vorrichtung zur Begrenzung der Fahrzeuggeschwindigkeit
eines von einem Verbrennungsmotor angetriebenen
Kraftfahrzeugs auf einen vorbestimmten Wert, mit
- 1. - einem Fahrzeuggeschwindigkeitssensor (1) zum Erfassen der Fahrzeuggeschwindigkeit des Kraftfahrzeugs und zur Abgabe eines ersten, die Fahrzeuggeschwindigkeit repräsentierenden Signals,
- 2. - einem Motorumdrehungssensor (2) zum Erfassen der Drehzahl des Verbrennungsmotors und zur Abgabe eines zweiten, die Drehzahl des Verbrennungsmotors repräsentierenden Signals,
- 3. - einer Steuereinheit (10), der das erste und das zweite Signal zugeführt wird und die das von dem Fahrzeuggeschwindigkeitssensor (1) gelieferte erste Signal mit dem vorbestimmten Wert vergleicht und bei Überschreitung des vorbestimmten Wertes über ein Betätigungsglied (6) in leistungsbegrenzender Weise auf den Verbrennungsmotor einwirkt, wobei die Steuereinheit (10) bei Ausfall des ersten Signals das von dem Motorumdrehungssensor (2) gelieferte zweite Signal mit dem vorbestimmten Wert vergleicht, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinheit (10) zur Erkennung des Ausfalls des ersten Signals eine Einrichtung aufweist, mit der das Verhältnis des ersten, von dem Fahrzeuggeschwindigkeitssensor (1) gelieferten Signals zu dem zweiten, von dem Motorumdrehungssensor (2) gelieferten Signal berechnet wird und die den Ausfall des ersten Signals anzeigt, wenn das Verhältnis außerhalb eines vorbestimmten Bereichs fällt.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
die Steuereinheit (10) ein Verbrennungsverhältnis des
Verbrennungsmotors so steuert, daß sein Wert um so
kleiner ist, je mehr die Fahrzeuggeschwindigkeit den
vorbestimmten Wert überschreitet, und daß sein Wert um so
größer ist, je höher die Motorlast ist.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch
gekennzeichnet, daß die Steuereinheit (10) den den
Zündkerzen zugeführten Strom derart steuert, daß er mit
einer Rate periodisch unterbrochen wird, die in
Abhängigkeit von der Abweichung zwischen der
Fahrzeuggeschwindigkeit und dem vorbestimmten Wert
variiert, wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit größer als der
vorbestimmte Wert ist.
4. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinheit (10) die
Kraftstoffversorgung des Verbrennungsmotors derart steuert, daß sie
mit einer Rate periodisch unterbrochen wird, die in
Abhängigkeit von der Abweichung zwischen der
Fahrzeuggeschwindigkeit und dem vorbestimmten Wert
variiert, wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit größer als der
vorbestimmte Wert ist.
5. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinheit (10) die
Öffnung des Drosselventil des Verbrennungsmotors verkleinert, wenn
die Fahrzeuggeschwindigkeit den vorbestimmten Wert
überschreitet.
6. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß das Kraftfahrzeug ein Getriebe mit
einer Vielzahl von Gangeinstellungen aufweist und der
vorbestimmte Wert eine Fahrzeuggeschwindigkeit ist, die
auftritt, wenn sich das Getriebe in der höchsten
Gangeinstellung befindet.
7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß
die Steuereinheit (10) die aktuelle Gangeinstellung des
Getriebes feststellt und den vorbestimmten Wert der
Fahrzeuggeschwindigkeit in Übereinstimmung mit der
aktuellen Gangeinstellung einstellt.
8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß
das Fahrzeug mit einer Kupplung ausgerüstet ist und daß
die Steuereinheit (10) den Kupplungszustand erfaßt und
feststellt, daß das Signal des
Fahrzeuggeschwindigkeitssensors (1) ungeeignet ist, wenn
sich die Kupplung in einem nur teilweise greifenden
Zustand befindet.
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8339 | Ceased/non-payment of the annual fee |