AT1748U1 - Verfahren zur beurteilung der fahrbarkeit von fahrzeugen - Google Patents

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AT1748U1
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vehicle
engine
evaluation
data
driveability
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AT0070996U
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Helmut Dipl Ing List
Peter Dipl Ing Schoeggl
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Avl List Gmbh
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Abstract

Zur objektiven und reproduzierbaren Beurteilung der Fahrbarkeit von Fahrzeugen wird ein Verfahren vorgeschlagen, das folgende Schritte aufweist:- Bereitstellen eines Meß- und Auswertesystems (6),- Bereitstellen eines Datenablagesystems (4) mit Daten (4a) über vordefinierte Betriebszustände des Motors (A) und/oder des Fahrzeuges (8),- Bereitstellen eines Zuordnungssystems (7) zwischen den Betriebszuständen des Motors (A) und/oder des Fahrzeuges (B) und Bewertungsgrößen (Dr) über die Fahrbarkeit des Fahrzeuges (B),- Erfassen von zumindest einer für die Fahrbarkeit relevanten motor- und/oder fahrzeugbezogenen Meßgröße (2, 3) aus der Gruppe Motordrehzahl (N), Drosselklappen- bzw. Gaspedalstellung (DK), Fahrzeuggeschwindigkeit, Fahrzeuglängsbeschleunigung (a), Saugrohrunterdruck, Kühlmitteltemperatur, Zündzeitpunkt, Einspritzmenge, Lambda-Wert, Abgasrückführrate und Abgastemperatur,- Vergleichen der gemessenen Meßdaten (2, 3) mit den im Datenablagesystem (4) gespeicherten Daten (4a) über definierte Motor- bzw. Fahrzeugbetriebszustände,- Bei Übereinstimmen der gemessenen (2, 3) und abgelegten Daten (4a) über den Motor- und/oder Fahrzeugbetriebszustand: Übertragen der Meßdaten (2, 3) an die Auswerteeinheit (6) und Zuordnen von mit dem abgelegten Motor- bzw. Fahrzeugbetriebszustand korrelierenden Bewertungsgrößen (Dr) über die Fahrbarkeit des Fahrzeuges (B).

Description


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  Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Beurteilung der Fahrbarkeit von Fahrzeugen. 



  Die Fahrbarkeit (Driveability) von Kraftfahrzeugen ist eine subjektive Bewertungsgrösse für Reaktionen eines Kraftfahrzeuges auf eine Reaktion des Fahrers. Derartige Reaktionen des Fahrers sind beispielsweise bewusste Gaspedalbewegungen oder Schaltvorgänge. Verzögerungen, Unregelmässigkeiten oder Schwankungen in den Reaktionen des Fahrzeuges werden vom Fahrer als mehr oder weniger störend empfunden und subjektiv als schlecht beurteilt. 



  Beispiele für fahrbarkeitsrelevante Grössen, die als störend empfunden werden, sind Ruckelschwingungen, Ansprechverzögerungen, Oszillationen der Drehzahl oder Zugkraftschwankungen. Positiv empfundene Eigenschaften sind beispielsweise gute Gasannahme, gute Durchzugskraft oder ein ruhiger und stabiler Leerlauf. 



  Grosser Einfluss auf die Fahrbarkeit ist durch die Motoraufhängung und durch die Kalibrierung des Motormanagements gegeben. Die Kalibrierung von transienten Motormanagementfunktionen hat einen grossen Einfluss auf das Abgasverhalten, den Kraftstoffverbrauch und die Fahrbarkeit von Kraftfahrzeugen. Während sich die Massnahmen seitens der Gesetzgeber hauptsächlich auf die ersten beiden Kriterien konzentrieren, wird das Kaufverhalten jedoch stark von den letzten beiden Kriterien, nämlich vom Verbrauch und von der Fahrbarkeit beeinflusst. Niedrige Emissionskonzepte erfordern zumeist einen Kompromiss zwischen Emissionsverhalten und der Fahrbarkeit. 



   In frühen Phasen der Kraftfahrzeugentwicklung sind Versuchsfahrzeuge normalerweise nicht verfügbar, weshalb transiente Motormanagementfunktionen am dynamischen Motorprüfstand optimiert werden. Dabei konnten bisher allerdings nur die Schadstoffemissionen und der Kraftstoffverbrauch berücksichtigt werden. 



   Erst in späteren Fahrzeugentwicklungsphasen konnte bisher eine Fahrbarkeitsbewertung auf subjektiver Basis mit erfahrenen Versuchsfahrem durchgeführt werden. Mit zeitaufwendigen Messroutinen wurden dabei nacheinander fahrbarkeitsrelevante Fahrzustände gefahren und das Fahrzeugverhalten anhand von Formblättern bewertet. Aufgrund des subjektiven Charakters ist die Reproduzierbarkeit solcher Bewertungen allerdings beschränkt. 



  Aus der US 4 169 370 A ist ein Verfahren und eine Vorrichtung zur frequenzselektiven Erfassung von Schwingungen im Kraftfahrzeug bekannt. Die Vorrichtung besteht im wesentlichen aus einem Beschleunigungssensor, einem Bandpassfilter mit einer fest eingestellten Mittenfrequenz von etwa 4 Hz sowie einer Auswerteeinheit, die den quadratischen Mittelwert bildet. Es kann zwar das subjektive menschliche Schwingungsempfinden für eine Frequenz von etwa 4 Hz näherungsweise simuliert werden, andere Frequenzen sowie andere Einflussgrössen auf die Fahrbarkeit werden allerdings nicht berücksichtigt. Es lässt sich somit keine vollständige Beurteilung über die Fahrbarkeit durchführen.

   Das bekannte Verfahren samt Einrichtung ist auf den Einsatz in Testfahrzeugen beschränkt. 

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 Aufgabe der Erfindung ist es, diese Nachteile zu vermeiden und ein Verfahren sowie eine Vorrichtung vorzuschlagen, mit welcher eine objektive und reproduzierbare Beurteilung der Fahrbarkeit von Kraftfahrzeugen für den Einsatz im Strassenfahrbetrieb und am dynamischen Motorenprüfstand möglich ist. 



  Erfindungsgemäss wird dies durch folgende Verfahrensschritte erreicht : - Bereitstellen eines   Mess- und   Auswertesystems, - Bereitstellen eines Datenablagesystems mit Daten über vordefinierte Betriebszu- stände des Motors und/oder des Fahrzeuges,
Bereitstellen eines Zuordnungssystems zwischen den Betriebszuständen des Motors und/oder des Fahrzeuges und Bewertungsgrössen über die Fahrbarkeit des Fahrzeu- ges, - Erfassen von zumindest einer für die Fahrbarkeit relevanten   motor-und/oder   fahr- zeugbezogenen Messgrösse aus der Gruppe Motordrehzahl, Drosselklappen- bzw. 



   Gaspedalstellung, Fahrzeuggeschwindigkeit, Fahrzeuglängsbeschleunigung, Saug- rohrunterdruck, Kühlmitteltemperatur, Zündzeitpunkt, Einspritzmenge, Lambda-
Wert,   Abgasrückführrate   und Abgastemperatur, - Vergleichen der gemessenen Messdaten mit den im Datenablagesystem gespei- cherten Daten über vordefinierte Motor- bzw. Fahrzeugbetriebszustände, - Bei Übereinstimmen der gemessenen und abgelegten Daten über den Motor- und/oder   Fahrzeugbetriebszustand   Übertragen der Messdaten an eine Auswerteein- heit und Zuordnen von Bewertungsgrössen über die Fahrbarkeit des Fahrzeuges. 



  Grundlage der Erfindung ist ein System, das die Bewertung aller fahrbarkeitsrelevanten Grö- ssen automatisch und selbständig durchfuhrt. Fahrbarkeitsrelevante Fahrzeug- und/oder Motormessdaten wie Motordrehzahl, Drosselklappenstellung, Fahrzeuglängsbeschleunigung,
Kühlmitteltemperatur, etc. werden permanent mittels geeigneter Sensoren gemessen und an eine Auswerteeinheit übertragen. Im Datenablagesystem sind in einem sogenannten Konfigurationsfile alle fahrbarkeitsrelevanten Betriebszustände gespeichert. Beispiele für diese Betriebszustände sind Motorstart, Warmlauf, Leerlauf, Konstantfahrt, Beschleunigungsvorgänge,
Schubverhalten und Schaltmanöver. Bei Übereinstimmung zwischen den Messdaten und den gespeicherten Betriebszuständen, also bei Erkennen eines relevanten Betriebspunktes, wird in der Auswerteeinheit automatisch eine Messdatenauswertung durchgeführt.

   Die Aus- wertungsroutinen sind der subjektiven Fahrerbewertung nachempfunden, das Ergebnis ent- spricht möglichst genau dem subjektiven Bewertungsergebnis mehrerer Testfahrer. Die Aus- wertung erfolgt durch konventionelle mathematische und statistische Routinen, etwa Multi- plikation, Division, Fast Fourier Transformation (FFT), Filterung, Messung von Verzugszei- ten, Mittelwertbildung, aber auch über Vergleichsrechnungen, Fuzzy Logik Systeme oder mittels neuronaler Netze. 



  Vorzugsweise ist vorgesehen, dass die Bewertungsgrössen über die Fahrbarkeit von mehrfach erfassten Motor- bzw. Fahrzeugbetriebszuständen einer statistischen Auswertung unterzogen 

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 werden. Dabei ist es zweckmässig, wenn die Auswerteeinheit eine statistische Bewertungseinheit aufweist, um Bewertungsgrössen über die Fahrbarkeit von mehrfach erfassten Betriebszuständen mit statistischen Mitteln auszuwerten. Es kann beispielsweise ein Mittelwert über mehrfach erfasste Betriebszustände gebildet werden, wobei Extremwerte bzw. stark abweichende Werte gestrichen werden können. 



  Neben der permanenten Abfrage auf relevante Betriebsbedingungen wird auch eine permanente Basisberechnung durchgeführt. Sollten Berechnungsergebnisse eindeutig als schlecht erkannt werden, etwa Ruckeln, Verzögerungen oder Motoraussetzer, der zugehörige Betriebspunkt aber nicht im Datenablagesystem gespeichert sein, so wird der Betriebspunkt ausgewertet und zusätzlich zu den bereits vorhandenen abgelegt. Beim nächsten Eintreffen desselben Betriebspunktes wird dieser bereits erkannt. 



  In einer besonders bevorzugten Ausführungsvariante der Erfindung ist vorgesehen, dass für die Fahrbarkeit relevante fahrzeugbezogene Messgrössen aus motorbezogenen Ersatzmessgrössen nachgebildet werden. Die Einrichtung zur Nachbildung von Fahrzeugmessdaten aus Motormessdaten kann durch ein Computerprogramm gebildet werden. Die Zuordnung zwischen fahrzeugbezogenen Messgrössen und motorbezogenen Messgrössen erfolgt von in Stra- ssenversuchsreihen gewonnenen Erfahrungswerten. Ganz besonders vorteilhaft ist es, wenn die zur Nachbildung der fahrzeugbezogenen Messgrössen aus den motorbezogenen Ersatzmessgrössen erforderlichen Rechenparametem im realen Fachbetrieb mittels selbstlemender bzw. iterativer Verfahren ermittelt werden. Dies erfolgt vorteilhafterweise mit einer Fahrzeugsimulationseinrichtung, welche vorzugsweise aus neuronalen Netzen aufgebaut ist.

   Sie wird im realen Fahrzeugeinsatz trainiert. 



  Für die Beurteilung der Driveability sind vorwiegend Messgrössen massgebend, die nur im Fahrzeug und nicht am dynamischen Prüfstand zur Verfügung stehen. Ein Beispiel ist die Fahrzeuglängsbeschleunigung. In der Systemtrainingsphase im Fahrzeug werden diese, am Prüfstand nicht vorhandenen Messgrössen sowohl gemessen, als auch errechnet. Über eine Differenzbildung zwischen den gemessenen und den gerechneten Grössen wird ein Fehler bestimmt. In der Systemtrainingsphase wird der Berechnungsmodus der Grössen solange modifiziert, bis der Fehler ein Minimum wird. Das trainierte System wird dann am dynamischen Prüfstand installiert. Somit ist es auch möglich, einen speziellen Fahrzeugtyp zu simulieren. 



  In frühen Entwicklungsphasen, wo kein Fahrzeug zur Verfügung steht, kann auf Vergleichsdaten ähnlicher Fahrzeugtypen zurückgegriffen werden. 



   Dadurch kann das Verfahren bereits frühzeitig bei dynamischen Prüfständen, nämlich Motor- oder Antriebsstrangprüfständen, eingesetzt werden. 



   Weiters kann vorgesehen sein, dass die Bestimmung der Bewertungsgrössen durch das Zuord- nungssystem länderspezifisch durchgeführt wird. Dadurch ist es möglich, länderspezifischen
Anforderungen und Ansprüchen von Lenkern Rechnung zu tragen. Beispielsweise wird in einigen Ländern eine komfortable Fahrweise und in anderen Ländern eine sportliche Fahrweise forciert und bevorzugt. Dies kann beispielsweise durch Abstimmung von Rechenparametern von iterativen Gleichungen oder durch Gewichtungsfaktoren berücksichtigt werden. 

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 Die Ergebnisse der Berechnungen - eine grosse Anzahl von Einzelbeurteilungen der verschiedensten   Fahrzustände - werden   in Kombination mit den zugehörigen gespeicherten Triggerbedingungen-den vordefinierten Betriebszuständen des Motors und/oder des Fahrzeugesabgelegt.

   Aus allen Einzelbeurteilungen wird eine relevante Bestimmungsgrösse für die gesamte Fahrbarkeit errechnet. 



  Die erfindungsgemässe Vorrichtung zur Beurteilung der Fahrbarkeit von Fahrzeugen weist folgende Elemente auf : 
 EMI4.1 
 
Gruppe Motordrehzahl, Drosselklappenstellung, Gaspedalstellung, Fahrzeugge- schwindigkeit, Fahrzeuglängsbeschleunigung, Saugrohrunterdruck, Kühlmitteltem- peratur, Zündzeitpunkt, Einspritzmenge, Lambda-Wert,   Abgasrückführrate   und Ab- gastemperatur samt Aufnahmeelektronik, - ein Datenablagesystem mit Daten über den   Motor-und/oder   Fahrzeugbetriebszu- stand sowie von korrelierenden Bewertungsgrössen über die Fahrbarkeit, - ein Zuordnungssystem zum Zuordnen von   Bewertungsgrössen   über die Fahrbarkeit des Fahrzeuges zu den Daten über den Betriebszustand des Motors und/oder des
Fahrzeuges,

   - eine Auswerteeinheit zum Vergleichen der gemessenen mit den abgelegten Daten sowie zur Bestimmung von Bewertungsgrössen über die Fahrbarkeit unter Verwen- dung des Zuordnungssystems. 



  Im Datenablagesystem sind die für die Beurteilung erforderlichen Triggerbedingungen abgelegt, sowie die Ergebnisse der Berechnungen. Die erforderlichen Routinen der Auswertelogik sind bevorzugt in einem Programm abgelegt. Die gespeicherten fahrbarkeitsrelevanten Fahrzustände, abgelegt als Triggerbedingungen, und die errechneten Driveability-Ergebnisse bilden jeweils einen Datensatz. 



  Zur Überwachung der Fahrbarkeitsmessung und zur Prognostizierung der noch erforderlichen Messdauer ist vorgesehen, dass die Vorrichtung einen Zähler aufweist, welcher die Anzahl der bereits erfassten Betriebszustände aus der Gruppe der im Datenablagesystem vordefinierten Betriebszustände ermittelt. 



  Prinzipiell werden alle Schwingungen, die in Längsrichtung des Fahrzeuges auftreten, als mehr oder weniger störend empfunden. Eine Ausnahme ist die tatsächliche Fahrzeugeschleunigung, deren Frequenzen meistens unter 0, 5 Hz liegt. Akzeptiert werden meist auch vom Motor erzeugte Vibrationen, die nichts mit Ruckelschwingungen zu tun haben und von etwa 6 Hz aufwärts reichen. Vorzugsweise ist deshalb vorgesehen, dass Frequenzen unter 0, 5 Hz und ab etwa 8 Hz, vorzugsweise ab 6 Hz, von der Messdatenerfassung bzw. Messdatenauswertung ausgenommen werden.

   Dies kann beispielsweise durch Bandsperren oder einem Bandpassfilter erfolgen. 

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 Informationen über die spätere Fahrzeugfahrbarkeit können durch die Erfindung schon in einem sehr frühen Entwicklungsstadium von Kraftfahrzeugen gewonnen werden, die Abstimmung von Motormanagementparametem erfolgt nach Kriterien für Kraftstoffverbrauch, Schadstoffemissionen und Fahrbarkeit. Die Entwicklungszeit wird dadurch verkürzt, die Abstimmungsqualität verbessert. Weiters verbessert sich das Emissionsverhalten der Abstimmung. 



  Das System kann sowohl im On-line-Betrieb als auch im Off-line-Betrieb eingesetzt werden. 



  Die Erfindung wird anhand der Figuren näher erläutert. Es zeigen Fig.   l   die erfindungsgemässe Vorrichtung in einem schematischen Blockschaltbild, Fig. 2 ein Messdiagramm für die Messgrössen Drosselklappenstellung, Beschleunigung und Drehzahl, Fig. 3 die Messgrössen Beschleunigung und Drehzahl nach einer FFT, Fig. 4 und 5 Drosselklappenstellung-DrehzahlDiagramme mit eingetragenen Ruckelerscheinungen, Fig. 6 ein 3-D-Diagramm mit der berechneten Fahrbarkeits-Bewertung. 



  Das System 1 wird im zu testenden Fahrzeug installiert und misst selbständig, ohne jeglichen Bedienungsaufwand, die fahrbarkeitsrelevanten Messgrössen 2, 3 der Betriebszustände des Motors A und/oder des Fahrzeuges B, beispielsweise Motordrehzahl, Drosselklappenstellung oder Gaspedalstellung, Fahrzeuggeschwindigkeit, Fahrzeuglängsbeschleunigung, Saugrohrunterdruck, Kühlmitteltemperatur, Zündzeitpunkt, Einspritzmenge, Lambda-Wert, Abgasrückführrate und Abgastemperatur. Die Messdaten 2,3 werden von Speicherzellen 4b der Datenablageeinheit 4 permanent aufgezeichnet. Fahrbarkeitsrelevante, stationäre und dynamische Zustände dieser Messdaten, sogenannte Triggerbedingungen 4a, sind ebenfalls in der Datenablageeinheit 4 abgelegt.

   Bei Übereinstimmung der Messdaten 2,3 mit den gespeicherten Triggerbedingungen 4a wird durch die Auswerteeinheit 5 eine vordefinierte mathematische und statistische Auswertung gestartet. Diese Auswertung beinhaltet eine vollständige, objektive und reproduzierbare Nachbildung des Fahrergefühls des momentanen Fahrzustandes. Der Berechnungsablauf und der Zusammenhang zwischen den momentanen Messdaten und dem subjektiven Fahrbarkeitsgefühl ist als Resultat einer Vielzahl von Messungen und Korrelationen zwischen subjektiver Beurteilung und objektiven Messgrössen in einem Zuordnungssystem 6 abgelegt. Die Ergebnisse der Berechnungen werden vollautomatisch in vordefinierten Speicherzellen 4c der Datenablageeinheit 4 abgelegt. 
 EMI5.1 
 durch auch anderen Zwecken dienen.

   Zur Erfassung eines fahrer-, fahrzeug- und streckenrelevanten Fahrprofilverlaufes wird die Anzahl gefahrener Triggerbedingungen 4a analysiert und gespeichert. Unter anderem kann dieses Ergebnis dazu dienen, Fahrzustände, die in der Praxis oft gefahren werden, in der Entwicklungs- und Kalibnerphase genauer abzustimmen. 



  Ein Zähler 7 zählt wieviele der vordefinierten Triggerbedingungen bereits erfasst wurden und liefert Informationen über die erforderliche Messdauer in Abhängigkeit von der geforderten   Analysengenauigkeit.   

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 Mehrfach detektierte Triggerbedingungen 4a werden dabei mit statistischen Mitteln ausgewertet, etwa durch Mittelwertbildung der Berechnungsresultate oder durch Herausfiltern von abweichenden Ergebnissen. 



  Die erforderliche Messdauer für eine gesamte Fahrzeuganalyse beträgt einige Stunden. Danach steht ein vollständiger Datensatz für die Fahrbarkeitsbeurteilung zur Verfügung. Auf dem Wege einer statistischen Bewertung kann aus dem Gesamtdatensatz eine Ersatzzahl zur Fahrbarkeitsbewertung gebildet werden. 



  Gegebenenfalls kann-etwa zur Kalibrierung - eine Messung und Analyse selektiver Fahrbarkeitszustände, etwa Leerlauf, Vollast, od. ähnliches, durchgeführt werden. In diesem Falle stehen nur die Einzelergebnisse zur Verfügung. 



  Im On-line-Betrieb kann das System   l   auch als selbstlernendes System ausgelegt sein. Sollten Fahrzustände auftreten, die nicht über die Triggerbedingungen 4a in der Recheneinheit vordefiniert sind, deren Auswertung jedoch eine sehr schlechte oder auch sehr gute Fahrbarkeitsbeurteilung ergeben, werden diese in Kombination mit dem Ergebnis erfasst und für die Auswertung gekennzeichnet. Bei der nächsten Messung sind die somit gelernten Triggerbedingungen 4a bereits vordefiniert. 



  Im Off-line-Betrieb können die Auswerteergebnisse tabellarisch und graphisch dargestellt werden. Durch Vorgabe von Schwellergebnissen können auch Auswerteergebnisse, die beispielsweise schlechter als die Schwellwerte sind, hervorgehoben werden. Gelernte Triggerbedingungen 4a können ggf. separat dargestellt werden. Im Off-line-Betrieb ist auch ein einfacher Vergleich zwischen den aktuellen Messungen und vorangegangenen Messungen möglich, wobei Auswirkungen von Änderungen sofort überprüft werden können. Darüber hinaus können die Ergebnisse auch mit Messresultaten von anderen Fahrzeugen ähnlicher Bauart verglichen werden. 



  Ein besonderer Vorteil der vorliegenden Erfindung ist, dass bereits am dynamischen Motorprüfstand eine Fahrbarkeitsbeurteilung möglich ist. Dazu wird gemäss einer Ausbildung der Erfindung eine in der   Fig. !   strichliert angedeutete Einrichtung 8 eingesetzt, welche fahrbarkeitsrelevante Fahrzeugmessdaten 3, die am dynamischen Motorprüfstand nicht zur Verfügung stehen, etwa die Längsbeschleunigung des Fahrzeuges, aus motorbezogenen Ersatzmessdaten 2a, etwa aus Motorvibration, Lagerauflagekraft, etc. nachbildet. 



   Eine besonders bevorzugte Ausführung der Erfindung sieht vor, dass das System   l   in Verbin- dung mit einer selbstlernenden Fahrzeugsimulationseinrichtung 9 eingesetzt wird, wie in der
Fig.   l   punktiert eingezeichnet ist. Eine selbstlernende Fahrzeugsimulationseinrichtung 9, aufgebaut etwa aus neuronalen Netzen, simuliert vollständig die Fahrzeugeigenschaften. Die
Fahrzeugsimulationseinrichtung 9 kann im realen Fahrzeugeinsatz trainiert bzw. kalibriert werden. Dabei werden die durch die motorbezogenen Ersatzmessdaten 2a simulierten Fahr- zeugdaten 3a für verschiedene Betriebspunkte mit realen Fahrzeugmessdaten 3b, beispielsweise in einem iterativen Verfahren, verglichen und die Differenz d der Einrichtung 8 zur Nachbildung der Fahrzeugmessdaten zugeführt.

   Aufgrund der Differenz d werden die Parameter des verwendeten Simulationsalgorithmuses korrigiert und aktualisiert. Nach genügend 

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 genauer Simulierung der Fahrzeugmessdaten kann die trainierte Fahrzeugsimulationseinrichtung 9 am dynamischen Motorenprüfstand für das Fahrbarkeits-Beurteilungsverfahren eingesetzt werden. Somit ist am Dynamikprüfstand eine exakte Fahrzeugnachbildung verfügbar. Die Fahrzeugsimulationseinrichtung 9 ist vorteilhafterweise als ein an das System 1 andockbares Modul ausgebildet. Dies ermöglicht einen raschen Wechsel bzw. Umbau zwischen Trainings- und Prüfstandseinsatz. 



  Das System 1 kann weiters an automatischen Kalibrierprogrammen zur Parameterbestimmung von Motormanagementsystemen angekoppelt werden. Die Koppelung ermöglicht dabei die Einbeziehung der Fahrbarkeitsinformation zur raschen stationären und dynamischen Kalibrierung. 



  Das Bewertungsverfahren wird im folgenden anhand eines konkreten Beispieles, nämlich anhand eines sogenannten "Tip In" Vorganges im zweiten Gang, also einem Beschleunigungsvorgang mit zunehmender Drosselklappenöffnung, erläutert. 



  Im realen Fahrbetrieb wird zunächst für den Tip In Fall die Drosselklappenstellung DK, die Motordrehzahl N und die Längsbeschleunigung a über der Zeit gemessen (siehe Fig. 2). Parallel dazu werden die subjektiven Empfindungen von Testpersonen erfasst. Als Bewertungskriterium dient dabei eine zehnteilige Skala von ausgezeichnet = 10 bis äusserst schlecht = 1. 



  Danach wird eine Auswertung von Drehzahl N und Längsbeschleunigung a durchgeführt. Berechnet wird dabei die FFT (Fast Fourier Transformation) der Drehzahl N und der Längsbeschleunigung a, wie in Fig. 3 dargestellt ist. Deutlich ist zu erkennen, dass Amplitudenmaxima im Bereich zwischen 3 und 4 Hz für den konkreten Fall auftreten. 



  Der Maximalwert der Ruckelschwingungen im Frequenzbereich zwischen 2 und 8 Hz, sowie die Frequenz, bei der der Maximalwert auftritt, wird dabei nach folgender Gleichung berechnet : 
 EMI7.1 
 wobei st den imaginären Anteil und a (t) den zeitlichen Verlauf der Beschleunigung a darstellt. In einem zweiten Schritt wird eine Korrelation von subjektivem Empfinden und den FFTAmplituden der Längsbeschleunigung nach folgender Gleichung durchgeführt: 
 EMI7.2 
 wobei cl, c2 und c3 Einstellparameter sind,   adas Amplitudenmaximum   der Ruckelschwingung im Bereich von 2 bis 8 Hz darstellt und Dr der berechnete Driveability-Index ist. Die Koeffizienten cl, c2 und c3 können in einem selbstlernenden System automatisch gefunden werden.

   Beispielsweise können dafür Iterationsschleifen verwendet werden, in denen die Koeffizienten so lange geändert werden, bis die Abweichung zwischen dem berechneten Wert 

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 Dr und der subjektiven Beurteilung   Drub)   ein Minimum wird. Dies geschieht nach den folgenden Gleichungen : 
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 dabei stellen die Ausdrücke p q, und r, Variationsschrittweiten dar. Die Variation von cl, c2 und c3 wird solange durchgeführt, bis die Differenz zwischen dem berechneten DriveabilityIndex Dr und dem subjektiven Driveability-Index   DrsubJ   kleiner ist als ein vordefinierter Grenzwert. 



  Nach vollständigem Systemtraining kann die subjektive Beurteilung im Fahrzeug vollständig aus den Amplituden   aose   der Ruckelschwingungen nachgebildet werden. Die gefundenen Koeffizienten cl, c2, c3 bilden die subjektive Beurteilung nach. Somit ist es auch möglich, nationale länderspezifische Eigenheiten genau zu erfassen. In Ländern, wo komfortables Fahrverhalten mit tendenziell grösseren Ansprechzeiten bevorzugt werden, erfolgt die Bewertung anders als in Ländern mit eher sportlich orientierten Fahrweisen. Selbstverständlich kann das System auch zur Beurteilung der Fahrweise des Fahrers dienen. 



  Der gezeigte Berechnungsweg ist nur eine von zahlreichen Möglichkeiten, die Bewertung durchzuführen. Die Iteration kann beispielsweise auch mit anderen aus der Mathematik und Statistik bekannten Verfahren durchgeführt werden. 



  Am dynamischen Prüfstand steht keine Längsbeschleunigung als Messgrösse zur Verfügung. In diesem Fall wird das Beschleunigungssignal a aus den vorhandenen Signalen der Drehzahl N und des Motordrehmomentes nachgebildet. Die Drehzahl N ist dabei das einzige Signal, das sowohl am dynamischen Prüfstand, als auch im Fahrzeug ohne weiteres zur Verfügung steht, da die Messung des Drehmomentes mit vergleichsweise grossem Aufwand verbunden ist. 



  Zur Nachbildung der Längsbeschleunigung a aus der Drehzahl N wird wiederum ein selbstlernendes System verwendet. Im ersten Schritt wird eine Korrelation zwischen dem Drehzahlsignal N und der Längsbeschleunigung a, beispielsweise auf iterativem Wege gebildet. Im zweiten Schritt wird das Längsbeschleunigungssignal a aus der Drehzahl N am dynamischen Prüfstand generiert. 



  In gleicher Weise wie die im Beispiel demonstrierte Tip In-Bewertung erfolgt die Auswertung von anderen relevanten Grössen, wie etwa Leerlaufqualität, Konstantfahrt, Vollastbeschleunigung, Gangwechsel, Warmlaufverhalten, Startvorgang, etc. Zusätzlich können noch für die Bewertung wichtige zeitliche Grössen, wie etwa Verzugszeiten berücksichtigt werden. Solche Verzugszeiten sind beispielsweise Verzögerungen in der Gasannahme oder Verzögerungen der Motorbremswirkung nach dem Schliessen der Drosselklappe. Ein weiteres Beispiel hierfür sind Drehzahlüberschwingungen beim Schalten, wobei die Drehzahl nach dem Auskuppeln trotz gleichzeitigem Schliessen der Drosselklappe ansteigt statt abzufallen. 

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  Die Fig. 4 und 5 zeigen Kennfelder der im Tip In Fall auftretenden Amplitudenmaxima   Nase   und   a der Rucketschwingungen   der Drehzahl N und der Längsbeschleunigung a, dargestellt über der Drehzahl N und über der maximalen Drosselklappenstellung DK während des Tip In Vorganges. 



  Das Ergebnis der Beurteilung fur den Fall "Tip In" ist das in Fig. 6 gezeigte Kennfeld, in welchem die Fahrbarkeitsbewertung Dr über der Drehzahl N und der Drosselklappenstellung DK aufgetragen ist. Die Fahrbarkeitsbewertung Dr im Kennfeld ist dabei folgendermassen skaliert : 10... nicht störend für besonders erfahrene Testfahrer
9... störend für besonders erfahrene Testfahrer
8... störend für kritische Fahrer
7... störend für einige Fahrer
6... störend für alle Fahrer   5...   störend für alle Fahrer.

Claims (14)

  1. ANSPRÜCHE 1. Verfahren zur Beurteilung der Fahrbarkeit von Fahrzeugen, welches folgende Schritte aufweist : - Bereitstellen eines Mess- und Auswertesystems (6), - Bereitstellen eines Datenablagesystems (4) mit Daten (4a) über vordefinierte Be- triebszustände des Motors (A) und/oder des Fahrzeuges (B), - Bereitstellen eines Zuordnungssystems (7) zwischen den Betriebszuständen des Motors (A) und/oder des Fahrzeuges (B) und Bewertungsgrössen (Dr) über die Fahrbarkeit des Fahrzeuges (B), - Erfassen von zumindest einer für die Fahrbarkeit relevanten motor-und/oder fahr- zeugbezogenen Messgrösse (2,3) aus der Gruppe Motordrehzahl (N), Drosselklap- pen-bzw.
    Gaspedalstellung (DK), Fahrzeuggeschwindigkeit, Fahrzeuglängsbe- schleunigung (a), Saugrohrunterdruck, Kühlmitteltemperatur, Zündzeitpunkt, Ein- spritzmenge, Lambda-Wert, Abgasrückführrate und Abgastemperatur, - Vergleichen der gemessenen Messdaten (2,3) mit den im Datenablagesystem (4) ge- speicherten Daten (4a) über vordefinierte Motor- bzw. Fahrzeugbetriebszustände, - Bei Übereinstimmung der gemessenen (2,3) und abgelegten Daten (4a) über den Motor-und/oder Fahrzeugbetriebszustand : Übertragen der Messdaten (2,3) an die Auswerteeinheit (6) und Zuordnen von Bewertungsgrössen (Dr) über die Fahrbarkeit des Fahrzeuges (B).
  2. 2. Verfahren und Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Zuordnung der Bewer- tungsgrössen (Dr) aufgrund von mathematischen und statistischen Routinen, Vergleichs- rechnungen, Fuzzy Logik Verfahren oder mittels neuronaler Netze erfolgt.
  3. 3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Bewertungsgrö- ssen (Dr) über die Fahrbarkeit von mehrfach erfassten Motor- bzw. Fahrzeugbetriebszu- ständen einer statistischen Auswertung unterzogen werden.
  4. 4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass aus der Gesamtdatenmenge an Bewertungsgrössen (Dr) über die Fahrbarkeit in allen erfassten Betriebszuständen eine Ersatzzahl zur Fahrbarkeitsbewertung mit statistischen Mitteln berechnet wird.
  5. 5. Verfahren nach einem der Ansprüche I bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass im Daten- ablagesystem (4) alle für die Fahrbarkeitsbeurteilung relevanten Messdaten (2,3) über noch nicht im Datenablagesystem gespeicherte Betriebszustände samt korrelierenden Bewertungsgrössen (Dr) über die Fahrbarkeit abgelegt werden. <Desc/Clms Page number 11>
  6. 6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass für die Fahrbarkeit relevante fahrzeugbezogene Messgrössen (2,3) aus motorbezogenen Ersatz- messgrössen (2a) nachgebildet werden.
  7. 7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die zur Nachbildung der fahrzeugbezogenen Messgrössen (3) aus den motorbezogenen Ersatzmessgrössen (2a) er- forderlichen Rechenparameter (cl, c2, c3) im realen Fachbetrieb mittels selbstlernender bzw. iterativer Verfahren ermittelt werden.
  8. 8. Verfahren nach einem der Ansprüche l bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Be- stimmung der Bewertungsgrössen durch das Zuordnungssystem länderspezifisch durchge- führt wird.
  9. 9. Vorrichtung zur Beurteilung der Fahrbarkeit von Kraftfahrzeugen, welches folgende Elemente aufweist : - ein Messsystem mit Messwertaufnehmern zur Erfassung zumindest einer für die Fahrbarkeit relevanten motor-und/oder fahrzeugbezogenen Messgrössen (2,3) aus der Gruppe Motordrehzahl (N), Drosselklappenstellung (DK), Gaspedalstellung, Fahrzeuggeschwindigkeit, Fahrzeuglängsbeschleunigung (a), Saugrohrunterdruck, Kühlmitteltemperatur, Zündzeitpunkt, Einspritzmenge, Lambda-Wert, Abgasrück- führrate und Abgastemperatur samt Aufnahmeelektronik, - ein Datenablagesystem (4) mit Daten (4a) über den Motor-und/oder Fahrzeugbe- triebszustand sowie über korrelierende Bewertungsgrössen (Dr) über die Fahrbarkeit, - ein Zuordnungssystem (6) zum Zuordnen von Bewertungsgrössen (Dr) über die Fahrbarkeit des Fahrzeuges (B) zu den Daten (2,3)
    über den Betriebszustand des Motors (A) und/oder des Fahrzeuges (B) - eine Auswerteeinheit (5) zum Vergleichen der gemessenen mit den abgelegten Daten sowie zur Bestimmung von Bewertungsgrössen (Dr) über die Fahrbarkeit unter Verwendung des Zuordnungssystems (6).
  10. 10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung einen Zähler (7) aufweist, welcher die Anzahl der bereits erfassten Betriebszustände aus der Gruppe der im Datenablagesystem (4) vordefinierten Betriebszustände (4a) ermittelt.
  11. 11. Vorrichtung nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Auswerteein- heit (5) eine statistische Bewertungseinheit (5a) aufweist, um Bewertungsgrössen über die Fahrbarkeit von mehrfach erfassten Betriebszuständen mit statistischen Mitteln aus- zuwerten.
  12. 12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass ein Bandpassfilter oder eine Bandsperre vorgesehen ist, um Frequenzen unterhalb von etwa 0, 5 Hz und oberhalb von etwa 8 Hz, vorzugsweise ab 6 Hz, von der Messdatenerfassung bzw. Messdatenauswertung auszunehmen. <Desc/Clms Page number 12>
  13. 13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass eine Einrichtung (8) zur Nachbildung von für die Fahrbarkeit relevanten Fahrzeugmessdaten (3) aus motorbezogenen Ersatzmessdaten (2a) vorgesehen ist.
  14. 14. Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass eine vorzugsweise aus neuronalen Netzen aufgebaute, selbstlernende Fahrzeugsimulationseinrichtung (9) vor- gesehen ist, um im realen Strassenbetrieb die zur Nachbildung der Fahrzeugmessdaten (3) erforderlichen Rechenparameter (cl, c2, c3) zu ermitteln.
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