NON LINEAR TRANSMISSION CIRCUIT FOR THE POSITION OF THE GAS PEDAL IN A TRUCK

Abstract: 1. Circuit arrangement for the non-linear transmission, to a regulating element influencing the fuel-air mixture of an internal combustion engine, of the electrical desired-value signal which corresponds to an accelerator pedal position of a motor vehicle and which is emitted by a position signal emitter coupled with the accelerator pedal, characterised in that an operational amplifier (5) is provided which is supplied with the desired-value signal and which is modulatable only up to a fraction of the maximum desired-value signal in its linear amplification range, that the operating point (A1 , A2 in fig. 2) of the operational amplifier is adapted to be made to follow-up with delay the particular desired-value signal in question in the linear amplification range, and that the output of the operational amplifier (5) and the position signal emitter (1) are coupled via a coupling resistor in each case (4, 3) such as to subtract the output signal of the operational amplifier from the desired-value signal (output terminal 2).

Description: Schaltungsanordnung zur nicht linearen Ubertragung des einer Fahrpedalstellung eines Kraftfahrzeugs entsprechenden Sollwertsignals Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1. In Kraftfahrzeugen wird häufig eine nicht-lineare Übertragungscharakteristik zwischen dem Fahrpedal und einer das Kraftstoffluftgemisch beeinflussenden Drosselklappe oder eine Einspritzpumpe erwünscht, um eine feinfühlige Regulierung der Motorleistung zu ermöglichen. Diese nicht lineare Ubertragung ist bisher eine sogenannte Ubertragungsprogression, da Veränderungen des Fahrpedals in der Nähe der Leerlaufstellung nur relativ schwach auf die Drosselklappe einwirken, während bei Weiterbetätigung des Fahrpedals die Einwirkung auf die Drosselklappe überproportional ansteigt. Die Regulierbarkeit ist hier zwar um die Leerlaufstellung herum befriedigend, nicht Jedoch bei grösseren Fahrpedalauslenkungen. Dies gilt sowohl für mechanische Ubertragungselemente zwischen dem Fahrpedal und dem das Kraftstoffluftgemisch beeinflussenden Stellglied als auch bei bisher üblichen elektronischen Nachbildungen der Ubertragungsprogression im Rahmen eines sogenannten elektronischen Gaspedals - E-Gas, die sich auf eine elektrische Nachbildung der Ubertragungsprogression beschränken. Zu der vorliegenden Erfindung gehört daher die Aufgabe, eine Schaltungsanordnung der eingangs genannten Gattung so weiterzubilden, dass die nicht#lineare Ubertragung zwischen der Fahrpedalstellung und dem das Kraftstoffluftgemisch beeinflussenden Stellglied in der Weise verbessert wird, dass der Fahrer nicht nur in der Nähe der Leerlaufstellung, sondern auch bei stärkerer Be- tätigung des Fahrpedals die Leistung des Verbrennungsmotors feinfühlig regulieren soll, obwohl der insgesamt zugelassene Stellweg des Fahrpedals beibehalten wird. F sei an dieser Stelle bemerkt, dass einer Vergrösserung des Stellwegs des Fahrpedals ergonomische GrUnde entgegenstehen können. Diese Aufgabe wird durch die in dem kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 angebene Erfindung gelöst. Ein wesentlicher Vorteil ergibt sich aus der Lösung der Aufgabenstellung insofern, als bei fest vorgegebenem Betätigungsbereich des Fahrpedals bei Jeder Veränderung der Fahrpedalstellung eine feinfühligere Regulierung der Motorleistung möglich ist, als auch dann, wenn das Fahrpedal in der Nähe der Vorlaststellung betägigt wird. Die Aufmerksamkeit des Fahrers wird dadurch entlastet, dass sich nicht schon geringe Variationen der Fahrpedalatellung als überraschend starke Veränderungen der von dem Motor erzeugten Leistung auswirken. Dadurch ist ein entspannteres Fahren möglich, obwohl nur ein verhältnismässig geringer gesamter Fahrpedalweg zur Einstellung der Motorleistung von Leerlauf bis zu Vollast ausreicht. Ein weiterer Vorteil besteht darin, dass die elektronischen Bauelemente und Baugruppen zur Einstellung dieser nichtlinearen Übertragung verhältnismässig wenig aufwendig und - im Hinblick auf die geringe Anzahl der benötigten Elemente - störunauffällig sind. Es wird dadurch die Sicherheit bei Betrieb des Kraftfahrzeugs nicht beeinträchtigt. Das Lösungsprinzip besteht darin, dass von der Signalspannung des entsprechend der Fahrpedalstellung erzeugten Sollwertsignals eine Teilspannung abgezogen wird, die proportional der Veränderung der Sollwertsignalspannung gebildet wird. Diese Teilspannung hat nur in einem begrenzten Bereich um einen Arbeitspunkt eine lineare Abhängigkeit von dem Sollwertsignal und nimmt über diesen Aussteuerungsbereich hinaus eine konstante Grösse an. Der Arbeitspunkt eines Operations verstärkersamit dem die Teilspannung des Sollwertsignals erzeugt wird, lässt sich verzögert so nachführen, dass der Operationsverstärker für jede Fahrpedalsstellung nach Ablauf einer Verzögerungszeit um diesen Arbeitspunkt, d.h. möglichst weit von seiner Ubersteuerungsgrenze betrieben wird. In diesem Arbeitsbereich des Operationsverstärkers wird von der Sollwertsignalspannung eine verhältnismässig grosse Spannung abgezogen, so dass die Veränderung der resultierenden Ausgangsspannung der Schaltungsanordnung wesentlich niedriger als ie Ver änderung der Sollwertsignalspannung ist. Ausserhalb des Arbeitsbereichsdes Operationsverstärkers wird bei Jeder Veränderung der Fahrpedalstellung nur ein konstanter Betrag von der Sollwertsignalspannung abgezogen, d. h. die Ubertragungscharakteristik der gesamten Schaltungsanordnung verläuft hier mit grösserer Steilheit. Eine wenig aufwendige Realisierung der Schaltungsanordnung ist in dem Anspruch 2 angegeben, die im wesentlichen von einem gegengekoppelten Differenzverstärker Gebrauch macht. Als zweckmässig hat sich eine Dimensionierung der in dem Anspruch 3 angegebenen Bauelemente in der Weise ergeben, dass der Differenzverstärker in seinem linearen Verstärkungsbereich bis 10 %, maximal 20 % des grössten Sollwertsignals ausgesteuert wird. Die sich daraus ergebende Spreizung der Ubertragungscharakteristik hat sich für den Fahrer als besonders angenehm herausgestellt. Ähnliches gilt für das Mass der Veränderung der Ubertragungscharakteristik nach Anspruch 4, wonach durch eine Sollwertsignaländerung eine etwa hälftige Änderung des Ausgangssignals in Abhängigkeit von der Sollwertsignal änderung in dem Arbeitsbereich des Operationsverstärkers erreicht wird. Eine wenig aufwendige Realisierung des Verzögerungsglieds, welches den Arbeitspunkt des Operationsverstärkers nachführt, ist in Anspruch 5 angegeben. Die Erfindung wird im folgenden anhand einer Zeichnung mit zwei Figuren erläutert. Es zeigt: Fig. 1 - eine erfindungsgemässe Schaltungsanordnung zur nicht linearen Ubertragung der Fahr pedalstellung und Fig. 2 - eine Charakteristik, in der die Abhängig keit von der Ausgangsspannung der Schaltungs anordnung Ua von der Sollwertsignal spannung Ue angegeben ist. In Fig. 1 ist die Schaltungsanordnung zur nicht linearen Übertragung der Fahrpedalstellung mit einer Klemme 1 versehen, die an einen nicht dargestellten elektrischen Stellungsgeber anschliessbar ist, der mit dem Fahrpedal gekoppelt ist. In die Klemme 1 wird die Sollwertsignalspannung gegenüber Massepotential eingespeist. Die Sollwertsignalspannung ird von der Klemme 1 zu einer Ausgangsklemme 2 übertragen, an die das Stellorgan einer Drosselklappe angeschlossen werden kann. In dem direkten Ubertragungsweg zwischen der Klemme 1 und der Austangsklemme 2 liegt ein Kopplungswiderstand 3. Ein weiterer Kopplungswiderstand 4 ist von einem Ausgang eines Operationsverstärkers 5 zu der Ausgangsklappe geführt. Nach Massgabe der Dimensionierung der Kopplungswider- stände 3 und 4 wird von der Sollwertsignalspannung eine mit dem Operationsverstärker gebildete Teilspannung der Sollwertsignalspannung abgezogen: Hierzu ist ein erster Eingang zwecks des als Differenzverstärker ausgebildeten Operationsverstärkers über einen Gegenkopplungswiderstand 7 mit dem Ausgang des Operationsverstärkers verbunden und über einen Eingangswiderstard mit der Klemme 1 gekoppelt. Das Widerstandsverhältnis zwischen dem Gegenkopplungswiderstand 7 und dem Eingangswiderstand 8 ist so bemessen, dass der Differenzverstärker bis 10 %, maximal aber bis 20 ,¯ der grössten Sollwertsignalspannung ausgesteuert wird. Der zweite Eingang 9 des Operationsverstärkers steht über eine Widerstands-Kondensatorkombination 10 mit der Eingangsklemme in Verbindung. Die Zeitkonstante dieser Widerstands-Kondensatorkombination ist kleiner als die rasche Veränderungsrate der Fahrpedalstellung durch den Fahrer bemessen. Diese Schaltungsanordnung bewirkt, dass bei einer Ver änderung der Fahrpedalstellung von der Sollwertsignalspannung eine der Fahrpedaländerung proportionalen Spannung abgezogen wird, solange der Operationsverstärker um seinen Arbeitspunkt A n bzw. A -2 in Fig. 2 betrieben wird. In diesem Bereich verläuft die Kennliniensteigung in Fig. 2 mit halber Steigung bezogen auf die Veränderung der Sollwertsignalspannung von der nur unabhängig von der Fahrpedalstellung ein konstanter Betrag durch den Operationsverstärker abgezogen wird, wenn dieser ausserhalb seines linearen Kennlinienbereichs betrieben wird. Durch die Widerstands-Kondensatorkombination 10 wird der Arbeitspunkt ständig an die aktuelle Sollwertsignalspannung nachgeführt, z.B. von dem Arbeitspunkt A 1 zum Arbeitspunkt A 2 in Fig. 2. Der Fahrer hat daher den Eindruck, dass die Abflachung bzw. Spreizung der Kennlinie im gesamten Verstellbereich des Fahrpedals wirksam ist, obwohl der Verstellweg des Fahrpedals so klein wie sonst üblich ist.

Claims: Patentansprüche: 1. Schaltungsanordnung zur nicht-linearen Übertragung des einer Fahrpedalstellung eines Kraftfahrzeugs entsprechenden elektrischen Sollwertsignals,das von einem mit dem Fahrpedal gekoppelten Stellungsgeber ab gegeben wird, auf ein das Kraftstoffluftgemisch eines Verbrennungsmotors beeinflussendes Stellglied, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass ein mit dem Sollwertsignal gespeister Operations verstärker (5) vorgesehen ist, der nur bis zu einem Teilbetrag des maximalen Sollwertsignals in seinem linearen Verstärkungsbereich aussteuerbar ist, dass der Arbeitspunkt (A1, A2 in Fig. 2) des Operations verstärkers in dem linearen Verstärkungsbereich verzögert auf das Jeweilige Sollwertsignal nachführ bar ist und dass ein Ausgang des Operationsverstärkers (5) und der Stellungsgeber (1) über Je einen Kopplungs widerstand (4, 3) ein Ausgangssignal des Operation verstärkers von dem Sollwertsignal subtrahierend ge koppelt sind (Ausgangsklemme 2). 2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e 5 c h n e t, dass ein zu einem ersten Eingang (6) gegengekoppelter Differenzverstärker als Operationsverstärker (5) an dem ersten Eingang 6 über einen Eingangswiderstand (8) und an einem zweiten Eingang (9) über ein Ver zögerungsglied (10) mit dem Stellungsgeber in Ver bindung steht. 3. Schaltungsanordnung 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 Widerstandsverhältnis zwischen einem Gegenkopplungswiderstand (7) und dem Eingangs widerstand (6) so bemessen ist, dass der Differenz verstärker in seinem linearen Verstärkungsbereich bis 10 5', maximal 20 96 des Sollwertsignals ausge steuert wird. 4. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, gekennzeichnet durch eine derartige Bemessung der Kopplungswider stände (3, 4), dass innerhalb des linearen Ver stärkungsbereichs eine Änderung des Sollwertsignals eine Änderung des Ausgangssignals der Schaltungs anordnung um 50 96 der Sollwertsignaländerung hervor ruft. 5. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, gekennzeichnet durch eine Widerstands-Kondensatorkombination (10) als Verzögerungsglied.

Inventors: COLLONIA, HARALD
Applicants: VDO ADOLF SCHINDLING AG
Application year: 1983
Main classification: B60K26
IPC codes: F02D11, B60K26