DE4115903C2 - Fahrzeuggeschwindigkeitsbegrenzer - Google Patents

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.