DE102004011814A1 - Accelerator pedal control system for road vehicle gives choice of accelerator characteristics, with reduced maximum power and linear increase in power from idle to maximum allowed power - Google Patents

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Abstract

The accelerator pedal (1) may be moved from its idle portion to its maximum position through an angle (alpha). A sensor on the pedal sends a signal (S Ped) to an engine (5) control system (2). The control system gives a choice of accelerator characteristics (4), with reduced maximum power and linear increase in power from idle to maximum allowed power. It receives a vehicle and engine load signal (P max) from the transmission or other user element (3). The control system outputs a control signal (S Ped, G) to a motor (7) moving an air throttle (6) and to fuel injectors (8) in the induction tract.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Motorsteuerungssystem für Fahrzeuge nach dem Oberbegriff des Anspruches 1.The The invention relates to an engine control system for vehicles according to the preamble of claim 1.

Aus der Druckschrift EP 0 510 886 A1 ist ein Motorsteuerungssystem für ein Kraftfahrzeug bekannt, bei dem zur Reduzierung der Motorleistung die der Brennkraftmaschine zuzuführende Kraftstoffmenge begrenzbar ist. Die Begrenzung kann externder unmittelbaren Kontrolle des Fahrers entzogen – vorgegeben werden und erfolgt insbesondere auf elektronischem Wege, indem die den Zylindern zuzuführende Kraftstoff rate, welche auf einer Anforderung des Fahrers entsprechend der aktuellen Beschleunigungspedalstellung beruht, mit einem vorgegebenen Grenzwert verglichen und im Falle einer unzulässigen Grenzwertüberschreitung limitiert wird. Als Bedingungen für die Begrenzung der Kraftstoffrate kommen unter anderem der Straßenneigungswinkel, die Fahrzeuggeschwindigkeit sowie die Windgeschwindigkeit und Windrichtung in Betracht.From the publication EP 0 510 886 A1 For example, an engine control system for a motor vehicle is known, in which the amount of fuel to be supplied to the internal combustion engine can be limited in order to reduce engine power. The limit can be externally deprived of the driver's immediate control - be specified and takes place in particular by electronic means by the fuel rate to be supplied to the cylinders, which is based on a request of the driver according to the current accelerator pedal position, compared with a predetermined limit value and in the event of an illegal limit violation is limited. Conditions for the limitation of the fuel rate include the road inclination angle, the vehicle speed and the wind speed and wind direction.

Bei der Beschränkung beispielsweise auf eine zulässige Höchstgeschwindigkeit wird die Motorleistung bis zum Erreichen der betreffenden Geschwindigkeitsgrenze ohne Einschränkung abgerufen, wobei erst kurz vor Erreichen der Geschwindigkeitsgrenze die Kraftstoffzufuhr in der Weise reguliert wird, dass die Geschwindigkeit sich gemäß einer vorgegebenen Funktion an die Grenze annähert. Dies kann gegebenenfalls zu einer verhältnismäßig abrupten Reduzierung der Beschleunigung führen, wodurch die auf die Fahrzeuginsassen wirkenden Kräfte sich verhältnismäßig stark ändern und von den Fahrzeuginsassen als unangenehm empfunden werden können.at the restriction for example, to a permissible top speed will be the engine power until reaching the relevant speed limit without restriction retrieved, taking only shortly before reaching the speed limit the fuel supply is regulated in such a way that the speed according to one predetermined function approaches the limit. This may if necessary to a relatively abrupt Reduce acceleration, whereby the forces acting on the vehicle occupants themselves change relatively strongly and be felt by the vehicle occupants as unpleasant.

Ein weiterer Nachteil ist darin zu sehen, dass die Beeinflussung der maximal abrufbaren Motorleistung durch äußere Bedingungen vorgegeben wird und außerhalb der Einflusssphäre des Fahrers liegt, der lediglich über die Gaspedalstellung Einfluss auf die Fahrzeuggeschwindigkeit nehmen kann, nicht jedoch auf die bei maximaler Pedalstellung abrufbare Motorleistung.One Another disadvantage is the fact that the influence of maximum callable engine power given by external conditions will and outside the sphere of influence the driver is the only influence on the accelerator pedal position can take on the vehicle speed, but not on the at maximum pedal position retrievable engine power.

Der Erfindung liegt das Problem zugrunde, ein Motorsteuerungssystem für Fahrzeuge mit vorgebbarer maximaler Motorleistung anzugeben. Hierbei soll insbesondere eine kontinuierliche, stetige Leistungsentfaltung bei der Betätigung des Beschleunigungspedals gewährleistet sein.Of the The invention is based on the problem of an engine control system for vehicles specify with specifiable maximum engine power. This should be in particular a continuous, steady power delivery the operation ensured the accelerator pedal be.

Dieses Problem wird erfindungsgemäß mit den Merkmalen des Anspruches 1 gelöst. Die Unteransprüche geben zweckmäßige Weiterbildungen an.This Problem is inventively with the Characteristics of claim 1 solved. The dependent claims give expedient further education at.

Bei dem erfindungsgemäßen Motorsteuerungssystem wird die Stellgröße, welche den aktuellen Pedalweg abbildet, gemäß einer vorgegebenen Begrenzungsfunktion verändert. Wesentlich hierbei ist, dass die maximal zulässige Motorleistung einstellbar ist und dem maximalen Pedalweg zugeordnet wird und dass der Verlauf der Motorleistung in Abhängigkeit des Pedalweges bis zum Erreichen der maximalen Motorleistung bzw. des maximalen Pedalweges durch die genannte Begrenzungsfunktion vorgegeben wird. Im Unterschied zu Steuerungssystemen, welche aus dem Stand der Technik bekannt sind, erfasst die Begren zungsfunktion des erfindungsgemäßen Steuerungssystems den gesamten oder zumindest einen signifikanten Abschnitt des Pedalweges des Beschleunigungspedals zwischen des Ausgangsposition und maximaler Betätigungsposition, so dass eine gleichmäßige Leistungsentfaltung über dem Pedalweg bis zum Erreichen der reduzierten, maximalen Motorleistung gegeben ist. Als Begrenzungsfunktion wird eine stetige Funktion gewählt. Auf diese Weise werden plötzliche, ruckartige Leistungsbegrenzungen oder sonstige Leistungsänderungen vermieden.at the engine control system according to the invention is the manipulated variable, which maps the current pedal travel, according to a predetermined limiting function changed. Essential here is that the maximum permissible engine power adjustable is and is assigned to the maximum pedal travel and that the course the engine power depending the pedal travel until the maximum engine power or the maximum pedal travel through the said limiting function is given. Unlike control systems, which off are known in the art, detects the limita tion function the control system according to the invention the entire or at least a significant portion of the pedal travel of the accelerator pedal between the home position and maximum Actuating position, so that a uniform power delivery over the Pedal travel until reaching the reduced, maximum engine power given is. The limiting function becomes a continuous function selected. In this way, sudden, jerky performance limitations or other changes in performance avoided.

Darüber hinaus ist es möglich, individuelle Maximalleistungen vorzugeben, die beispielsweise fahrerindividuell festgelegt werden können. Auf diese Weise kann unterhalb des theoretischen Höchstwertes für das Motorleistungsmaximum ein dem jeweiligen Fahrer entsprechendes, reduziertes Motorleistungsmaximum ausgewählt werden. Dieses reduzierte Motorleistungsmaximum kann entweder extern vorgegeben werden, beispielsweise in einer Werkstatt in das Motorsteuerungssystem einprogrammiert werden, oder aber vom Fahrer selbst gewählt werden, wobei gegebenenfalls als Sicherungsmaßnahme eine kodierte Eingabe vorgenommen werden kann. Die Leistungsentfaltung bis zu dem gewählten, reduzierten Motorleistungsmaximum erfolgt entsprechend der Begrenzungsfunktion gleichmäßig und kontinuierlich.Furthermore Is it possible, Specify individual maximum performance, for example, the driver-individual can be determined. This way can be below the theoretical maximum for the Engine power maximum corresponding to the respective driver, reduced engine power maximum can be selected. This reduced Motor power maximum can be specified either externally, for example be programmed into the engine management system in a workshop, or chosen by the driver himself where appropriate, as a backup measure, a coded input can be made. The power delivery up to the chosen, reduced Motor power maximum occurs according to the limiting function even and continuous.

Als Begrenzungsfunktion, welche den Zusammenhang zwischen der Beschleunigungspedalstellung und der abgerufenen Motorleistung beschreibt, wird zweckmäßig eine lineare Funktion gewählt, wobei gegebenenfalls auch nichtlineare Zusammenhänge in Betracht kommen, beispielsweise progressiv oder degressiv ansteigende Kennlinien. Linear ansteigende Kennlinien haben den Vorteil, dass die Geschwindigkeitsänderung, welche vom Fahrer als Reaktion auf seine vorgegebene Beschleunigungspedalstellung aufgefasst wird, für den Fahrer am leichtesten und schnellsten wahrzunehmen ist. Degressiv ansteigende Kennlinien bieten den Vorteil, dass bereits bei relativ geringen Pedalbetätigungen ein verhältnismäßig spontanes Ansprechen des Motors gegeben ist. Progressive Kennlinien haben dagegen den Vorteil, dass kleine Gaspedaländerungen auch bei Motoren mit einem potenziell hohen Leistungsmaximum zu relativ kleinen Geschwindigkeitsänderungen führen, wodurch die Feinfühligkeit verbessert wird.As a limiting function, which describes the relationship between the accelerator pedal position and the retrieved engine power, a linear function is expediently selected, wherein optionally also non-linear relationships come into consideration, for example progressively or degressively increasing characteristic curves. Linearly increasing characteristics have the advantage that the speed change, which is perceived by the driver in response to its predetermined accelerator pedal position, is the easiest and fastest way to perceive the driver. Degressively increasing characteristic curves offer the advantage that a relatively spontaneous response of the engine is already given at relatively low pedal operations. On the other hand, progressive characteristic curves have the advantage that small accelerator pedal changes are also possible with motors with a potentially ho performance maximum lead to relatively small changes in speed, whereby the sensitivity is improved.

Über die Begrenzung der Motorleistung anhand der Begrenzungsfunktion können auf den gewählten maximalen Wert der Motorleistung optimierte Kennlinien für die Brennkraftmaschine eingesetzt werden, welche insbesondere zu einem verbrauchs- oder abgasoptimierten Verhalten der Brennkraftmaschine führen und/oder das dynamische Verhalten verbessern können.About the Limitation of engine power based on the limiting function can on the chosen one maximum value of the engine power optimized characteristics for the internal combustion engine are used, which in particular to a consumption or exhaust gas optimized Behavior of the internal combustion engine lead and / or the dynamic Can improve behavior.

Alternativ zur Motorleistung kann auch das maximale Motordrehmoment vorgegeben und der maximale Pedalweg diesem Drehmomentwert zugeordnet werden. Die Begrenzungsfunktion bezieht sich in diesem Fall auf den Verlauf des Motordrehmoments in Abhängigkeit des Pedalwegs bis zum Erreichen des maximalen Motordrehmoments bzw. des maximalen Pedalwegs. Darüber hinaus sind Mischformen möglich, bei denen sowohl die Motorleistung als auch das Motordrehmoment berücksichtigt und mittels jeweils zugeordneter Begrenzungsfunktionen beeinflusst werden.alternative For engine performance, the maximum engine torque can also be specified and the maximum pedal travel associated with this torque value. The limiting function in this case refers to the course the engine torque in dependence the pedal travel until reaching the maximum engine torque or the maximum pedal travel. About that In addition, mixed forms are possible where both the engine power and the engine torque considered and influenced by respectively assigned limiting functions become.

Das Motorsteuerungssystem mit Vorgabe einer Begrenzungsfunktion für die Motorleistung und/oder das Motordrehmoment kann in einer vorteilhaften Ausführung mit Codiermitteln zur Einschränkung der Änderungsmöglichkeiten ausgestattet sein. Hierdurch ist es möglich, den Personenkreis einzuschränken, der die Berechtigung zur Änderung der maximalen Motorleistung bzw. des maximalen Motordrehmoment haben soll. Die Berechtigungsüberprüfung kann dabei beispielsweise über die Abfrage eines Codes erfolgen, von dem nur die berechtigten Personen Kenntnis haben oder der auf Speichermitteln gespeichert ist, beispielsweise auf einer Chip-Karte, die nur den berechtigten Personen ausgehändigt worden sind. Damit kann der Eigentümer eines Fahrzeugs sicherstellen, dass eine von ihm vorgenommene Begrenzung der Motorleistung oder des Motordrehmoments von einer Person, der er sein Fahrzeug zur Benutzung überlassen hat, nicht rückgängig gemacht werden kann. Diese Funktion ist insbesondere dann vorteilhaft, wenn der Eigentümer eines leistungsstarken Fahrzeugs sein in der Leistung begrenztes Fahrzeug einem Fahranfänger zur Benutzung überlassen will.The Motor control system with specification of a limiting function for the engine power and / or the engine torque can in an advantageous embodiment with Coding means for limitation the possibilities of change be equipped. This makes it possible to restrict the group of people who the permission to change have the maximum engine power or the maximum engine torque should. The authorization check can while about, for example the query of a code made by only the authorized persons Have knowledge or stored on storage means, for example on a chip card, which has only been handed out to authorized persons are. This can be the owner of a Vehicle to ensure that any limitation imposed by him engine power or torque from a person who he left his vehicle for use has not undone can be. This function is particularly advantageous when the owner a powerful vehicle will be limited in performance Vehicle a novice driver for use want.

Weitere Vorteile und zweckmäßige Ausführungen sind den weiteren Ansprüchen, der Figurenbeschreibung und den Zeichnungen zu entnehmen. Es zeigen:Further Advantages and expedient designs are the further claims, the figure description and the drawings. Show it:

1 eine schematische Darstellung eines Motorsteuerungssystems, welches als Stellgröße die Beschleunigungspedalstellung empfängt und diese Stellgröße gemäß einer gegebenen Begrenzungsfunktion in Abhängigkeit einer maximal vorzugebenden Motorleistung begrenzt, wobei die begrenzte Stellgröße Stellgliedern zuzuführen ist, über die die Motorleistung zu beeinflussen ist, 1 a schematic representation of an engine control system which receives the accelerator pedal position as a manipulated variable and limits this manipulated variable according to a given limiting function as a function of a maximum predetermined engine power, the limited manipulated variable is to supply actuators over which the engine power is to influence

2 ein Schaubild mit diversen Begrenzungsfunktionen, welche den Zusammenhang zwischen der Motorleistung und dem Pedalweg des Beschleunigungspedals darstellen. 2 a graph with various limiting functions, which represent the relationship between the engine power and the pedal travel of the accelerator pedal.

Das in 1 dargestellte Beschleunigungspedal 1 ist vom Fahrer aus seiner Ausgangsstellung um den Pedalwinkel bzw. Pedalweg α zu verstellen. Der Pedalweg α wird ermittelt und als Stellgröße SPed einem Motorsteuerungssystem 2 zugeführt, welches als zusätzliches Eingangssignal den Wert einer maximal zulässigen Motorleistung Pmax zugeführt bekommt, wobei Pmax regelmäßig kleiner als der Wert der Maximalleistung des Fahrzeuges ist, mit dem dieses standardmäßig ausgestattet ist. Mit Pmax wird somit der Wert für eine reduzierte, maximal zulässige Motorleistung bezeichnet, der dem Motorsteuerungssystem 2 zugeführt wird. Pmax ist über ein Bedienelement 3 einstellbar bzw. vorgebbar, welches zweckmäßig vom Fahrer bedient werden kann. Alternativ hierzu ist es aber auch möglich, Pmax extern, beispielsweise in einer Werkstatt, zu programmieren. Schließlich ist es auch denkbar, den Wert von Pmax als Funktion von aktuellen Fahrzeugzustands- und Betriebsparameter sowie externen Zustands- und Kenngrößen wie zum Beispiel die aktuellen Umgebungsbedingungen gemäß eines vorgegebenen Algorithmus festzulegen.This in 1 illustrated accelerator pedal 1 is to be adjusted by the driver from its initial position by the pedal angle or pedal travel α. The pedal travel α is determined and as a manipulated variable S Ped an engine control system 2 supplied, which receives the value of a maximum permissible motor power P max as an additional input signal, P max is regularly smaller than the value of the maximum power of the vehicle, with which this is equipped by default. With P max is thus the value for a reduced, maximum allowable engine power called the engine control system 2 is supplied. P max is via a control element 3 adjustable or specifiable, which can be suitably operated by the driver. Alternatively, however, it is also possible to program P max externally, for example in a workshop. Finally, it is also conceivable to set the value of P max as a function of current vehicle state and operating parameters as well as external state and parameters such as the current environmental conditions according to a predetermined algorithm.

In dem Motorsteuerungssystem 2 ist eine Begrenzungsfunktion 4 hinterlegt, gemäß der unter Zugrundelegung der Eingangsgrößen SPed für die aktuelle Gaspedalstellung sowie Pmax für das reduzierte Motorleistungsmaximum eine Ausgangsstellgröße SPed, G erzeugt wird, welche als Stellgröße Stellgliedern zugeführt wird, über die die Motorleistung der Brennkraftmaschine 5 einzustellen ist. Das Motorsteuerungssystem 2 übernimmt somit die Aufgabe, die der Beschleunigungspedalstellung α zugeordnete Stellgröße SPed entsprechend der Begrenzungsfunktion zu begrenzen, wobei die Begrenzungsfunktion von dem reduzierten Motorleistungsmaximum Pmax abhängt.In the engine control system 2 is a limiting function 4 deposited, according to which on the basis of the input variables S Ped for the current accelerator pedal position and P max for the reduced engine power maximum, an output manipulated variable S Ped, G is generated, which is supplied as a manipulated variable actuators, on the engine power of the internal combustion engine 5 is set. The engine control system 2 thus assumes the task of limiting the manipulated variable S Ped associated with the accelerator pedal position α according to the limiting function, wherein the limiting function depends on the reduced engine power maximum P max .

Als Stellglieder zur Beeinflussung der Leistungsentfaltung der Brennkraftmaschine 5 kommt insbesondere ein Stellmotor 7 einer Drosselklappe 6 im Ansaugtrakt der Brennkraftmaschine zur Regulierung der Luftzufuhr sowie Kraftstoffeinspritzdüsen 8 in Betracht, über die der Kraftstoff in die Zylinder der Brennkraftmaschine einzuspritzen ist. Darüber hinaus können aber auch weitere, der Brennkraftmaschine 5 zugeordnete Aggregate beeinflusst werden, beispielsweise die Position einer variablen Turbinengeometrie in der Abgasturbine eines Abgasturboladers oder die Abgasrückführrate von in den Ansaugtrakt rückzuführenden Abgases.As actuators for influencing the power delivery of the internal combustion engine 5 In particular, a servomotor comes 7 a throttle valve 6 in the intake tract of the internal combustion engine for regulating the air supply and fuel injection nozzles 8th into consideration, via which the fuel is to be injected into the cylinders of the internal combustion engine. In addition, but also more, the internal combustion engine 5 associated aggregates are influenced, for example, the position of a variable turbine geometry in the exhaust gas turbine of an exhaust gas turbine ders or the exhaust gas recirculation rate of recirculated into the intake exhaust gas.

In 2 ist ein Schaubild mit einer Mehrzahl an Begrenzungsfunktionen 4 zur Begrenzung der maximal zulässigen Motorleistung dargestellt. Die Kennlinie 4a ist als lineare Funktion zwischen dem Ursprung und der maximal möglichen Motorleistung Pmax (entspricht 100%) bei maximaler Beschleunigungspedalstellung αmax dargestellt. Von dieser Funktion ausgehend kann das Motorleistungsmaximum auf einen gewünschten, niedrigeren Wert Pmax herabgesetzt werden, beispielsweise auf den maximalen Wert kleiner als 100%, welcher der mit Bezugszeichen 4b gekennzeichneten linearen Funktion zugeordnet ist, die unterhalb der Ausgangsfunktion 4a liegt. Prinzipiell sind beliebige Begrenzungen möglich, welche unterhalb des 100% – Leistungsmaximums liegen. Exemplarisch eingetragen sind weitere Begrenzungsfunktionen 4c und 4d.In 2 is a graph with a plurality of limiting functions 4 for limiting the maximum permissible engine power. The characteristic 4a is shown as a linear function between the origin and the maximum possible engine power P max (corresponds to 100%) at maximum accelerator pedal position α max . From this function, the engine power maximum can be reduced to a desired, lower value P max , for example to the maximum value less than 100%, which is the reference number 4b is assigned to the labeled linear function, which is below the output function 4a lies. In principle, any limits are possible which are below the 100% power maximum. Other limiting functions are entered as examples 4c and 4d ,

Claims (8)

Motorsteuerungssystem für Fahrzeuge, bei dem eine einer Geschwindigkeitsvorgabe entsprechende Stellgröße (SPed) zur Einstellung der Fahrzeuggeschwindigkeit gemäß einer gegebenen Begrenzungsfunktion (4) veränderbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Stellgröße (SPed) den aktuellen Pedalweg eines vom Fahrer betätigbaren Beschleunigungspedals (1) abbildet, dass der maximale Pedalweg (αmax) des Beschleunigungspedals einer vorzugebenden maximalen Motorleistung (Pmax) oder einem vorzugebenden maximalen Motordrehmoment zuzuordnen ist und dass als Begrenzungsfunktion (4) der Verlauf der Motorleistung (P) bzw. des Motordrehmoments in Abhängigkeit des Pedalwegs (α) bis zum Erreichen der maximalen Motorleistung (Pmax) bzw. des maximalen Motordrehmoments oder des maximalen Pedalwegs (αmax) vorgebbar ist.Motor control system for vehicles, in which a manipulated variable (S Ped ) corresponding to a speed setting is used for setting the vehicle speed according to a given limiting function ( 4 ) is variable, characterized in that the manipulated variable (S Ped ) the current pedal travel of an accelerator pedal operable by the driver ( 1 ) maps that the maximum pedal travel (α max ) of the accelerator pedal is to be assigned to a maximum engine power (P max ) to be predetermined or to a maximum engine torque to be predetermined and that as a limiting function ( 4 ) the progression of the engine power (P) or of the engine torque as a function of the pedal travel (α) until reaching the maximum engine power (P max ) or the maximum engine torque or the maximum pedal travel (α max ) can be predetermined. Motorsteuerungssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Begrenzungsfunktion (4) eine lineare Funktion ist.Motor control system according to claim 1, characterized in that the limiting function ( 4 ) is a linear function. Motorsteuerungssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Begrenzungsfunktion (4) eine progressive Funktion ist.Motor control system according to claim 1, characterized in that the limiting function ( 4 ) is a progressive feature. Motorsteuerungssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Begrenzungsfunktion (4) eine degressive Funktion ist.Motor control system according to claim 1, characterized in that the limiting function ( 4 ) is a degressive function. Motorsteuerungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die maximale Motorleistung (Pmax) bzw. das maximale Motordrehmoment vom Fahrer einstellbar ist.Engine control system according to one of claims 1 to 4, characterized in that the maximum engine power (P max ) or the maximum engine torque is adjustable by the driver. Motorsteuerungssystem nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die maximale Motorleistung (Pmax) bzw. das maximale Motordrehmoment vom Fahrer über ein separates Bedienelement (3) einstellbar ist.Engine control system according to claim 5, characterized in that the maximum engine power (P max ) or the maximum engine torque from the driver via a separate control element ( 3 ) is adjustable. Motorsteuerungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die maximale Motorleistung (Pmax) bzw. das maximale Motordrehmoment extern einprogrammierbar ist.Engine control system according to one of claims 1 to 5, characterized in that the maximum engine power (P max ) or the maximum engine torque is externally programmable. Motorsteuerungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass Codiermittel vorgesehen sind, die eine Änderung der maximalen Motorleistung (Pmax) bzw. des maximalen Motordrehmoments nur nach Eingabe eines bestimmten Codes ermöglichen.Engine control system according to one of claims 1 to 7, characterized in that coding means are provided which allow a change in the maximum engine power (P max ) or the maximum engine torque only after entering a specific code.
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