DD153719A1

DD153719A1 - Verfahren zum vermindern des kraftstoffverbrauches

Info

Publication number: DD153719A1
Application number: DD80224692A
Authority: DD
Inventors: Hans Gebhardt; Klaus Wiebicke
Original assignee: Maschf Augsburg Nuernberg Ag
Priority date: 1979-10-24
Filing date: 1980-10-22
Publication date: 1982-01-27
Also published as: GB2061424A; IT1133992B; FR2477229A1; IT8025515A0; SE8007418L; DE2942961A1; JPS5695721A

Abstract

Waehrend das Ziel der Erfindung die Einsparung von Kraftstoff bei Kraftfahrzeugen ist, besteht die Aufgabe darin, ein Verfahren anzugeben, wodurch immer der jeweils guenstigste Gang eines Fahrzeuges gewaehlt werden kann oder automatisch gewaehlt wird. Erfindungsgemaess ist nunmehr vorgesehen, dass hierzu hintereinander folgende Verfahrensschritte durchgefuehrt werden. Bestimmung des Istwertes des augenblicklichen Kraftstoffverbrauches sowie Ermitteln der an den Raedern des Kraftfahrzeuges im Augenblick vorhandenen Antriebsleistung, Errechnen der zu erwartenden Kraftstoff-Verbrauchswerte fuer alle alternativ einlegbaren Gangstufen des Schaltgetriebes, wobei die bereits ermittelte Antriebsleistung zugrunde gelegt und gleichzeitig die Fahrzeuggeschwindigkeit als konstant beibehalten angenommen wird, Bestimmen der verbrauchsguenstigsten Gangstufe durch zyklischen Vergleich der bekannten gangspezifischen Verbrauchswerte untereinander,Ableitung alternativer Massnahmen aus dem erhaltenen Ergebnis sowie optische Anzeige des manuell anzuwaehlenden Ganges oder automatischer Gangwechsel durch elektromagnetische oder elektrohydraulische Stellglieder, Ab-oder Zuschalten von Antriebszylinder, um den mittleren Arbeitsdruck im Zylinder so zu aendern, dass der Betriebspunkt des Motors so nah wie moeglich ans Minimum des spezifischen Kraftstoffverbrauches angebracht wird, erneuter Beginn des gleichen Zyklus uns Ausfuehrung in periodischer endloser Folge.

Description

Verfahren zum Vermindern des Kraftstoffverbrauches-

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Vermindern des Kraftstoffverbrauches bei in Kraftfahrzeugen eingebauten Brennkraftmaschinen, insbesondere bei in Eutzfahrzeugen eingebauten, direkt einspritzenden oder mit Vor- bzw. Wirbelkammer arbeitenden Brennkraftmaschinen.

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen

Die zunehmende TreibstoffVerknappung mit dem Begleitumstand steigender Preise gibt Anlaß, nicht nur den Wirkungsgrad von Brennkraftmaschinen zu verbessern, sondern parallel dazu auch den durch die Eahrweise bedingten Kraftstoffverbrauch, insbesondere bei Hutzfahrzeugen, zu minimieren. Mit der Preiswürdigkeit heate verfügbarer Bauelemente der elektronischen Meß- und Rechentechnik sind die Voraussetzungen hierfür in idealer Weise gegeben. Hur diese Mittel ermöglichen es, mit der nötigen Geschwindigkeit eine laufende .KraftstoffVerbrauchs analyse des Antriebsmotors vorzunehmen und gleichzeitig auch den verbrauchsgünstigsten Betriebszustand des Motors vorzuschlagen oder automatisch zu erzwingen.

Im günstigsten Falle wäre zur Verminderung des !traftstoffVerbrauches eine solche Fahrseuggeschwindigkeit und Getriebegangstufe zu wählen, die den topographischen Gegebenheiten der Straßentrasse entspricht, so daß stets ein minimaler

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Kraftstoffverbrauch gewährleistet ist. Die vorgenannten topographischen Bedingungen, aber auch die nicht auszuschließende Zwangsführung im dichten Verkehrsstrom oder schließlich die Notwendigkeit des Einhaltens einer mittleren Fahrgeschwindigkeit im PalIe der Gewährleistung einer vereinbarten Transportzeit stellen jedoch zu berücksichtigende Einschränkurigeri dar, die Fahrzeuggeschwindigkeit als. einen der beiden freien Parameter zu wählen. Eine an der Praxis orientierte Kraftstoffverbrauchsminderung kann demnach nur darin bestehen, für einen augenblicklich vorliegenden Fahrzustand mittels geeigneter Vorgehensweise denjenigen Getriebegang zu ermitteln, bei dem unter Beibehaltung der augenblicklichen Fahrzeuggeschwindigkeit der Antriebsmotor günstigste Verbrauchsv/erte aufweist.

Als zu beeinflussende Getriebestufen kommen hierfür ausschließlich der wandlerbehafteten ersten Stufe nur alle höheren Gänge mit jeweils festem Übersetzungsverhältnis, also keine mit Schlupf behafteten, in Frage.

Ziel der Erfindung

Ziel der Erfindung ist die Einsparung von Kraftstoff bei Kraftfahrzeugen. ~

Darlegung des Wesens der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Vermindern des Kraftstoffverbrauches zu entwickeln, durch' das immer der jeweils günstigste Gang gewählt werden kann oder automatisch gewählt wird.

Nach der Erfindung wird die Aufgabe durch folgende Verfahrensschritte gelöst:

a) Bestimmung des Istwertes des augenblicklichen Kraftstoffverbrauches sowie Ermitteln der an den Rädern des Kraftfahrzeuges im Augenblick vorhandenen Antriebsleistung,

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b) Errechnen der zu erwartenden Kraftstoff-Verbrauchswerte für alle alternativ einlegbaren Gangstufen des Schaltgetriebes, wobei die bereits ermittelte Antriebsleistung zugrunde gelegt und gleichzeitig die Fahrzeuggeschwindigkeit als konstant beibehalten angenommen wird,

c) Bestimmen der verbrauchsgünstigsten Gangstufe durch zyklischen Vergleich der bekannten gangspezifischen Verbrauchswerte untereinander,

d) Ableitung alternativer Maßnahmen aus dem erhaltenen Ergebnis wie optische Anzeige des manuell anzuwählenden Ganges oder automatischer Gangwechsel durch elektromagnetische oder elektrohydraulische Stellglieder,

e) Ab- oder Zuschalten von Arbeitszylindern, um den mittleren Arbeitsdruck im Zylinder so zu ändern, daß der Betriebspunkt des Motors so nah wie möglich ans Minimum des spezifischen Kraftstoffverbrauches gebracht wird,

f) erneuter Beginn des gleichen Zyklus und Ausführung in periodischer endloser Folge.

Ss sei hier ausdrücklich erwähnt, daß die Mittel zum Durchführen der einzelnen Verfahrensschritte jeweils für sich gesehen durchaus bereits bekannt und daher beliebig wählbar sind. Es soll lediglich.eine schnelle Kontrolle möglich sein.

So kann beispielsweise die Bestimmung des Istwertes des augenblicklichen Kraftstoffverbrauches indirekt durch Ermittlung anhand des Motorkennfeldes erfolgen. Dieses beschreibt die Abhängigkeit zwischen Motordrehmoment, Motordrehzahl, Regelstangenstellung an der Einspritzpumpe und spezifischen Kraftstoffverbrauch. Die Bestimmung erfolgt durch einen Rechner^ beispielsweise einen Mikrorechner oder Mikroprozessor, und zwar so, daß das im Arbeitsspeicher des Rechners in geeigneter Weise abgelegte Kennfeld nach dem Kraftstoffverbrauch software-gesteuert in der Weise abgefra

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wird, indem man dem Rechner zunächst die maßtechnisch ständig verfügbar gehaltenen Werte für Regelstangenstellung und Motordrehzahl abrufen läßt, um sodann den zugeordneten Kraftstoffverbrauch vermittels geeigneter Suchstrategie, gegebenenfalls unter Benutzung von Interpolationsalgorithmen, wieder vom Rechner bestimmen zu lassen.

Die Bestimmung der an den Rädern des Kraftfahrzeuges im Augenblick vorhandenen Antriebsleistung kann zwecianäßigerweise erfolgen, indem in einem ersten Schritt die an die Kurbelwelle abgegebene Motorleistung sowie die Getriebeverlustleistung indirekt über das bereits erwähnte Kennfeld des Motors bzw. des Getriebes zugängig gemacht -werden. Das Getriebekennfeld stellt für jede Schaltstufe die Verlustleistung des Getriebes in Abhängigkeit von der Drehzahl und dem Eingangsdrehmoment dar. Es ist für jede Schaltstufe wie das Motorkennfeld im Arbeitsspeicher des Rechners abgelegt. Per rechnergesteuerter Abfrage des gemessenen Regelstangen-* weges und der Motordrehzahl ist in ähnlicher Weise v/ie bei der Bestimmung des Kraftstoffverbrauches das zugeordnete, abgegebene Motordrehmoment dem Speicher des Motorkennfeldes zu entnehmen, um sogleich mit der Motordrehzahl multipliziert die abgegebene Motorleistung zu ergeben. Das Motordrehmoment stellt zugleich das Eingangsdrehmoment für die augenblicklich benutzte Schalt- bzw. Getriebestufe dar, mit.dessen Verfügbarkeit der Rechner in die Lage versetzbar ist, die entsprechende Getriebeverlustleistung dem Getriebestufen-Kennfeld-Speicher zu entnehmen. Diese wird nunmehr von der Motorleistung abgezogen, wodurch sich die an den Antriebsrädern anstehende Leistung ergibt, die ihrerseits an einem adressierbaren Speicherplatz abrufbar gehalten wird.

Das Errechnen der zu erwartenden' Kraftstoff-Verbrauchswerte für alle alternativ einlegbare Gangstufen geht wie folgt vor sich: Rir jede Getriebe-Gangstufe v/erden die Getriebe-Verlustleistung, die Getriebeeingangsleistung und die Getriebeeingangsdrehzahl unter Zugrundelegung der bereits ermittelten

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Leistung an den Antriebsrädern errechnet. Danach werden diese Größen in entsprechend adressierten Speicherplätzen des Rechners abgelegt. Damit können anhand eines "Identifizierungs- programmes"' diejenigen Getriebestufen ermittelt v/erden, die sich aufgrund von Grenzwerkriterien wie der Drehzahl und des übertragbaren Drehmomentes als zulässige Getriebestufenalternative anbieten.

In Kenntnis der Getriebeeingangsdaten wie Drehzahl und Drehmoment, die ihrerseits zugleiche Motorausgangsdaten dar-'' stellen, ist der Rechner bei entsprechender Programmierung in der Lage, für jede Getriebestufenalternative den entsprechenden Kraftstoffverbrauch dem Speicher für das Motorkennfeld zu entnehmen und sodann entsprechend adressiert abzulegen.

Die verbrauchsgünstigste Gangstufe wird schließlich durch zyklische Differenzbildung zwischen dem augenblicklichen Verbrauch und dem jeweils gangspezifischen Verbrauch, der wie vorstehend beschreiben errechnet wurde, bestimmt. Ein Betrags- und Vorzeichenvergleich für die erhaltenen Differenzen ergibt mit den dafür üblichen Identifizierungs- ^ algorithmen die gesuchte Gangstufe.

Das auf diese Weise erhaltene Ergebnis wird letzlich dazu benutzt, um eine optische Anzeige des jeweils manuell anzuwählenden Ganges zu betreiben oder einen automatischen Gangwechsel beispielsweise durch elektromagnetische oder elektrohydraulische Stellglieder einzuleiten.

Die günstigste Gangstufe ergibt über die Gesamtübersetzung eine bestimmte Motordrehzahl. Pur diese konstant zu haltende Drehzahl, die im Kennfeld des Motors als Senkrechte wiedergegeben wird, wird dann vom Mikrorechner überprüft, ob nicht durch Veränderung des mittleren effektiven Arbeitsdruckes ein günstigerer spezifischer Brennstoffverbrauch zu. erzielen ist. Das Kann bei einer geforderten Fahrzeugantriebsleistung nur

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über eine Ab- oder Zuschaltung einzelner Arbeitszylinder erfolgen und ist gleichbedeutend mit einer Veränderung des Hubräumes. .

Der. gleiche Zyklus wird dann in endloser Folge immer wieder erneut durchgeführt, so daß der Fahrer zu jeder-Zeit zumindest erkennen kann, ob er kraftstoffsparend führt.

Voraussetzung für die Kraftstoffverbrauchsbestimmung ist also zum einen die Messung der Motordrehzahl und der Regelstangenstellung der Einspritzpumpe, sofern es sich um eine direkt einspritzende oder mit Vor- bzw. Wirbelkammer arbeitenden Brennkraftmaschine handelt, zum anderen die Verfügbarkeit der Kennfelder vom Motor und von den einzelnen Getriebestufen. Die Motordrehzahl ist beispielsweise auch mit einemauf induktiver Basis arbeitenden aktiven Incrementalgeber ermittelbar, welcher unmittelbar mit dem Anlasserzahnkranz gekoppelt ist. Die Regelstangenstellung kann entweder passiv mittels eines Verschiebepotentiometers oder d.urch einen trägerfrequenzgespeisten Differentialtransformatorweggeber ermittelt v/erden.

Claims

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Srf indungsanspruch

Verfahren zum Vermindern des Kraftstoffverbrauches bei in Kraftfahrzeugen eingebauten Brennkraftmaschinen, insbesondere bei in Hutzfahrzeugen eingebauten, direkt einspritzenden oder mit Vor- bzw. Wirbelkammer arbeitenden Brennkraftmaschinen, gekennzeichnet durch, folgende Schritte:

a) Bestimmung des Istwertes des augenblicklichen Kraftstoffverbrauches sowie Ermitteln der an den Rädern des Kraftfahrzeuges im Augenblick vorhandenen Antriebsleistung,

b) Errechnen der zu erwartenden Kraftstoff-Verbrauchswerte für alle alternativ einlegbaren Gangstufen des Schaltgetriebes, wobei die bereits ermittelte Antriebsleistung zugrunde gelegt und gleichseitig die Fahrzeuggeschwindigkeit als konstant beibehalten angenommen wird,

c) Bestimmen der Verbrauchsgünstigen Gangstufe durch zyklischen Vergleich, der bekannten gangspezifischen Verbrauchswerte untereinander,^

d) Ableitung alternativer Maßnahmen aus dem erhaltenen Ergebnis wie optische Anzeige des manuell anzuwählenden Ganges oder automatischer Gangwechsel durch elektromagnetische oder elektrohydraulisch» Stellglieder,

e) Ab- oder Zuschalten von Arbeitszylindern, um den mittleren Arbeitsdruck im Zylinder so zu ändern, daß der Betriebspunkt des Motors so nah wie möglich ans Minimum des spezifischen Kraftstoffverbrauches gebracht wird,

f) erneiiter Beginn des gleichen Zyklus und Ausführung in periodischer endloser Folge.